|
Axborot texnologiyalari va kommunikatsiyalarini rivojlantirish vazirligi muhammad al-xorazmiy nomidagi toshkent axborot texnologiyalari universiteti
|
| bet | 1/2 | | Sana | 17.12.2022 | | Hajmi | 217.62 Kb. | | #35538 |
Bog'liq 4hMX About advantages and disadvantages of living in digital age practical2
O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI
AXBOROT TEXNOLOGIYALARI VA KOMMUNIKATSIYALARINI
RIVOJLANTIRISH VAZIRLIGI
MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI
QARSHI FILIALI
KOMPYUTER INJINIRINGI FAKULTETI
1-BOSQICH AKT-11-22-GURUH TALABASI ABDISALOMOVA XURSHIDANING
“ HISOB”
FANIDAN TAYYORLAGAN
4-MUSTAQIL ISHI
Bajardi: Abdisalomova X
Qabulqildi: Ro`zimurodov I.
QARSHI-2022
Ikkikarraliintegralningtadbiqlari (Massa o’rta qiymat va inersiya momentini hisoblash jism hajmini hisoblash)
Reja
1Ikki karrali integrallar va ularning xossalari
2. Massa o’rta qiymat
3. Jism hajminihisoblash
Ikkikarraliintegrallarva ularning xossalari
1. Ikki karrali integral ta’rifi. Bizga ma’lumki, egri chiziqli trapetsiyaning yuzasi haqidagi masala oddiy aniq integral tushunchasiga olib keladi. Shunga o’xshash, silindrik jismning hajmi haqidagi masala esa ikki karrali ( aniq) integral tushunchasiga olib keladi.
(P) sohada funksiya aniqlangan bo’lsin. (P) sohani chekli sondagi (P1), (P2),…, (Pn) sohalarning egri chiziqlari bilan bo’lamiz. Bu qism sohalar bog’langan yoki bog’lanmagan bo’lsin. (Pi) i-elementar sohada ixtiyoriy nuqtani olamiz, bu nuqtada funksiyani qiymatini mos sohaning Pi yuzasiga ko’paytiramiz va barcha shunga o’xshash ko’paytmalarni qo’shamiz. Olingan yig’indini
f(x,y) funksiya uchun (P) sohada integral yig’indi deb ataymiz.
λ orqali (Pi) qism sohalar diametrlarining eng kattasini belgilaymiz.Agar λ→0 da integral yig’indi (P) sohani (Pi) qismlarga bo’lish usuliga,
nuqtaning tanlanishiga bog’liq bo’lmagan holda chekli limitga ega bo’lsa
u holda bu limit funksiyaning (P)sohada ikki karrali integrali deyiladi va
kabi belgilanadi. Integralga ega funksiya integrallanuvchi deyiladi.
2. Ikki karrali integralni mavjud bo’lish sharti. Integrallanuvchi funksiya chegaralangan bo’lishi zarur. Haqiqatan, aks holda (P) sohani ixtiyoriy berilgan usulda qismlarga bo’lishda nuqtalarni tanlash hisobiga integral yig’indini ixtiyoriy katta qilish mumkin.
Berilgan funksiyani oldindan chegaralangan deb faraz qilamiz:
.
Bir ozgaruvchili funksiya holidagi kabi, bu yerda yana Darbuning quyi va yuqori yig’indilarini kiritamiz:
S
bu yerda va , mos ravishda funksiyaning sohadagi aniq quyi va aniq yuqori chegaralarini bildiradi.
(P) sohani qismlarga bo’lishning berilgan usulida, nuqtani tanlashga bog’liq bo’lmagan holda, ushbu
tengsizlik bajariladi. Lekin bu nuqtalarni tanlash hisobiga qiymatlarni ga yetarlicha yaqin qilish mumkin, shu bilan birga yig’indini s(S) ga yetarlicha yaqin qilish mumkin. Shunday qilib, Darbuning yuqori va quyi yig’indilari mos ravishda, sohaning o’sha bo’linish usuliga mos, integral yig’indining yuqori va quyi chegaralari bo’ladi.
Darbu yig’indilari uchun quyidagi xossalar o’rinli.
. Boshlang’ich bo’linish chiziqlariga yangi chiziqlar qo’shish bilan qismlarga keyingi bo’lishda, Darbuning quyi yig’indisi kamaymaydi, yuqori yig’indisi esa o’smaydi.
Har bir Darbu quyi yig’indisi, (P) sohaning hech bo’lmaganda, boshqa bo’linish usuliga mos har bir yuqori yig’indisidan katta emas.
Yana, aniq chegaralarni mavjudligi o’rnatiladi
va quyidagi tengsizlik bajariladi:
Quyidagi teorema o’rinli.
Teorema.Ikki karrali integralning mavjud bo’lishi uchun
tenglikni bajarilishi zarur va yetarli, yoki
(1)
bu yerda funksiyaning qism sohadagi tebranishi.
3.Integrallanuvchi funksiyalar sinfi. Integrallanish alomati yordamida quyidagilarni isbot qilish mumkin.
I. (P) sohada uzluksiz har qanday funksiya integrallanuvchi.
Haqiqatan, agar funksiya yopiq (P) sohada uzluksiz bo’lsa, u holda tekis uzluksizlik xossasiga ko’ra, har bir songa shunday topiladiki, (P) sohaning diametri dan kichik ixtiyoriy qismida, funksiyaning tebranishi dan kichik bo’ladi. Endi (P) soha diametrlari dan kichik qismlarga yoyilgan bo’lsin. U holda barcha tebranishlar va
bu yerdan teoremadagi (1) shartning bajarilishi kelib chiqadi. Demak, berilgan funksiyaning integrallanuvchi.
Integrallanuvchi funksiyar sinfini kengaytirish maqsadida quyidagi lemmani keltiramiz.
Lemma.(P) sohada yuzasi nolga teng biror (L) chiziq berilgan bo’lsin. U holda har bir son uchun shunday topiladiki, (P) soha dan kichik diametrli qismlarga yoyilganda, ulardan (L) bilan umumiy nuqtalarga ega bo’lganlarining yuzalarini yig’indisi dan kichik bo’ladi.
Eslatma. (L) nol yuzali chiziq bo’lsa, u holda uni yuzasi dan kichik bo’lgan (Q) ko’pburchak bilan o’rash mumkin.
II. Agar chegaralangan funksiya faqat chekli sondagi nol yuzali chiziqlarda uzilishga ega bo’lsa, u holda u integrallanuvchi.
4. Integrallanuvchi funksiyalar va ikki karrali integrallar xossalari.
.Agar (P) da integrallanuvchi funksiyaning qiymatlarini ixtiyoriy ravishda biror nol yuzali (L) chiziqda o’zgartirilsa (bunda o’zgartirilgan funksiya ham chegaralangan bo’lishi kerak), u holda hosil bo’lgan funksiya yana (P) da integrallanuvchi,va uning integrali funksiyadan olingan integralga teng.
Shunday qilib, ikki karrali integralning mavjudligi va qiymati, integral ostidagi funksiyalarning chekli sondagi nol yuzali chiziqlarda qabul qiladigan qiymatlariga bog’liq emas.
. Agar funksiya berilgan (P) soha nol yuzali (L) chiziq bilan ikkita va sohalarga yoyilgan bo’lsa, u holda funksiyaning butun (P) sohada integrallanuvchiligidan va qism sohalarda integrallanuvchiligi kelib chiqadi va aksincha, har ikki va sohalarda integrallanuvchiligidan (P) sohada integrallanuvchiligi kelib chiqadi. Bunda
. Agar (P) da integrallanuvchi funksiyani k o’zgarmas songa ko’paytirilsa, u holda o’lingan funksiya yana integrallanuvchi bo’ladi, va bunda
. Agar va funksiyalar (P) sohada integrallanuvchi bo’lsa, u holda funksiya ham integrallanuvchi bo’lib,
. Agar (P) da integrallanuvchi va funksiyalar uchun
tengsizlik bajarilsa, u holda
. funksiyaning integrallanuvchi bo’lgan holda funksiya ham integrallanuvchi bo’ladi, va quyidagi tengsizlik o’rinli.
. Agar (P) da integrallanuvchi funksiya
tengsizlikni qanoatlantirsa, u holda
(2)
Bu tengsizlik ushbu
tengsizlikdan limitga o’tish bilan hosil qilinadi.
(2) tengsizlikni barcha qismlarini P ga bo’lsak:
va
deb belgilasak, u holda (2) tengsizlikni boshqacha yozilishini olamiz
bu o’rta qiymat haqidagi teoremani ifodalaydi.
Endi xususan, faraz qilamiz, funksiya (P) da uzluksiz, va va sifatida uning (P) sohadagi eng kichik va eng katta qiymatlarini olamiz – Veyershtrass teoremasiga ko’ra [1,1-to’m,136-p.] ular mavjud. U holda ma’lum Boltsano’-Koshi teoremasiga ko’ra [1,1-to’m,134-p.] va qiymatlarni qabul qiluvchi funksiya, har bir oraliq qiymat orqali o’tishi kerak. Shunday qilib, barcha holda (P) sohada shunday nuqta topiladiki, bo’ladi, va (3) formula
(4)
ko’rinishni oladi.
III. Ikki karrali integralni hisoblash.
1.To’g’ri to’rtburchakli sohada ikki karrali integralni takroriy integralga keltirish. Integrallash sohasi to’g’ri to’rtburchak sohadan iborat bo’lsin.
Teorema. Agar sohada aniqlangan funksiya uchun ushbu
(1)
ikki karrali integral mavjud va x ning dagi har bir o’zgarmas qiymatida
(2)
oddiy integral mavjud bo’lsa, u holda quyidagi
(3)
takroriy integral ham mavjud bo’ladi va
(4)
tenglik o’rinli.
Isbot. (P) to’g’ri to’rtburchakni aniqlovchi va oraliqlarni, bo’linish nuqtalarini qo’yib, bo’laklarga bo’lamiz:
U holda (P) to’g’ri to’rtburchak qism to’g’ri to’rtburchaklarga bo’linadi:
va orqali, mos ravishda, funksiyaning to’g’ri to’rtburchakdagi aniq quyi va aniq yuqori chegaralarini belgilaymiz, shuning uchun bu to’g’ri to’rtburchakni barcha nuqtalari uchun
oraliqda ni ixtiyoriy fiksirlab: va bo’yicha dan gacha integrallab, quyidagiga ega bo’lamiz
bu yerda (2) integralni butun oraliq bo’yicha mavjud deb faraz qilingani uchun, bo’yicha integral mavjud bo’ladi. O’xshashtengsizliklarni bo’yicha dan gacha qo’shib, quyidagini olamiz
Agar bu tengsizliklarning barcha qismlarini ga ko’paytirsak va bo’yicha 0 dan gacha qo’shsak, u holda
hosil bo’ladi. Biz o’rtada I(x) funksiya uchun integral yig’indini oldik. Chetki hadlar esa (1) ikki karrali integral uchun
Darbu yig’indilarini ifodalaydi. Haqiqatan, to’g’ri to’rtburchakning yuzasi bo’lgani uchun, masalan, quyidagiga egamiz
Shunday qilib,
Agar endi barcha va bir vaqtda nolga intilsa, u holda (1) integralni mavjudligiga ko’ra, har ikki va yig’indilar unga intiladi. Bunday holda yig’indi ham (1) integralga intiladi:
ya’ni (1) integral bir vaqtning o’zida funksiyadan olingan integralga teng bo’ladi:
isbot tugadi.
va o’zgaruvchilarni rolini almashtirib, (4) bilan birgalikda
formulani isbot qilish mumkin, bunda da
integral mavjud deb faraz qilinadi.
Eslatma.Agar (1) ikki karrali integral bilan birgalikda ushbu
va
oddiy integrallar ham mavjud bo’lsa, u holda (4) va (4’) formulalar bir vaqtda o’rinli bo’ladi, bu yerdan
tenglikka ega bo’lamiz.
Ikki karrali integralni ko’pincha takroriy integral bilan o’xshash quyidagicha belgilanadi
yoki
Yana
yoki
kabi yozish mumkin.
Misol. Ushbu
integralni hisoblaymiz.
Integral ostidagi
funksiya (P)=[0,1;0,1] sohada uzluksiz. Berilgan ikki karrali integral ham, va
Integral ham mavjud. Yuqorida keltirilgan teoremaga ko’ra,
integral mavjud bo’ladi
formula bo’yicha berilgan integralni quyidagicha yozib olamiz:
,
bu yerda avval ichki integralni hisoblasak,
shuning uchun
Shunday qilib,
2. Egri chiziqli soha bo’lgan holda ikki karrali integralni takroriy integralga keltirish. (P) soha, quyidan va yuqoridan ikkita
uzluksiz chiziqlar bilan, yon tomondan – ikkita va ordinatalar bilan chegaralangan bo’lsin ( 1-rasm)
1-rasm
Quyidagi teorema o’rinli.
Teorema. Agar (P) sohada aniqlangan funksiya uchun,
ikki karrali integral va x ning dagi har bir o’zgarmas qiymatida
oddiy integral mavjud bo’lsa, u holda
takroriy integral ham mavjud bo’ladi va ushbu
tenglik bajariladi.
Bu teorema 1-punktda keltirilgan holga keltirish bilan isbotlanadi.
Agar (P) soha boshqa ko’rinishdagi egri chiziqli trapetsiyadan iborat va
chiziqlar va to’g’ri chiziqlar bilan chegaralangan bo’lsa, u holda (6) ning o’rniga
, (6’)
bunda ikki karrali integral bilan birgalikda, da x bo’yicha oddiy integral mavjud deb faraz qilinadi.
Eslatma. Agar (P) soha konturi ordinatalar o’qiga parallellar kabi, abtsissalar o’qiga parallellar bilan ikkita nuqtada kesishsin. U holda
tenglik hosil bo’ladi. Bu – 1-p.dagi (5) formulaga o’xshash formuladir.
2-rasm
Agar funksiya (P) sohada uzluksiz bo’lsa, u holda ikki karrali va oddiy integrallar mavjud, va (6) yoki (6’) formulani, (P) sohaning turiga qarab, ikki karrali integralni hisoblashga qo’llash mumkin.
(P) soha murakkab kontur bo’lgan holda uni chekli sondagi qismlarga yoyiladi. Masalan, (P) figurani to’g’ri chiziq uchta va qismlarga ajratsin ( 3- rasm). U holda izlangan integral bu qismlar bo’yicha olingan integrallarni yig’indisini ifodalaydi.
3-rasm 3. Ikki karrali integrallarni hisoblashga doir misollar.1) Quyidagi
ikki karrali integralni hisoblaymiz, bu yerda
Yech i sh. (4’) tenglikka asosan
bo’ladi, bu yerda o’ng tomondagi integrallarni hisoblasak,
.
Shunday qilib, berilgan integralning qiymati:
2) bo’lsin. U holda
ikki karrali integralni hisoblaymiz.
Yech i sh. (4) ga asosan
bu yerda
bo’lgani uchun,
Demak,
3) Quyidagi
integralni qaraymiz, bu yerda (P) soha markazi koordinatalar boshida bo’lgan R radiusli doira( 4-rasm)
Yech i sh. (P) soha konturining tenglamasi: , bu yerdan Ravshanki, yuqori yarim aylananing tenglamasi, esa quyi yarim aylana tenglamasi bo’ladi. Demak, o’zgarmas da o’zgaruvchi dan + gacha o’zgaradi.
4-rasm
(6) formulaga ko’ra, integral ostidagi funksiya bo’yicha juft funksiya ekanini hisobga olib, quyidagini hosil qilamiz
Endi ichki integralni hisoblaymiz:
Keyin – juftlikni hisobga olib,
yoki
(6’) formula bo’yicha hisoblash, xuddi shunga o’xshash olib boriladi.
4) to’g’ri chiziqlar bilan hosil qilingan uchburchak soha bo’yicha ushbu
integralni hisoblaymiz.
Yechish. (6) formula bo’yicha
bo’lib, ichki integral quyidagiga teng bo’ladi
va nihoyat
(6’) formuladan ham foydalanib, hisoblashlarni bajarish mumkin edi, lekin bu holda nisbatan murakkab integrallarni hisoblashga to’g’ri keladi.
|
|
Bosh sahifa
Aloqalar
Bosh sahifa
Axborot texnologiyalari va kommunikatsiyalarini rivojlantirish vazirligi muhammad al-xorazmiy nomidagi toshkent axborot texnologiyalari universiteti
|
