אינטגרל מסוים והמשפט היסודי

אינטגרל מסוים מודד את השינוי של פונקציה קדומה. לכן אפשר לחשב ערך של פונקציה מתוך ערך אחר שלה ומתוך הנגזרת. לפעמים אין צורך בנוסחה מלאה. מחזוריות, סכום או חסם מספיקים.

המשפט היסודי

המשפט היסודי של החשבון האינטגרלי. אם $f$ רציפה בקטע $[a,b]$ ו־$F'=f$ בקטע, אז:

$$\int_a^b f(x)\,dx=F(b)-F(a).$$

קבוע האינטגרציה מתבטל בהפרש. לכן כל פונקציה קדומה נותנת אותה תוצאה.

ניסוח שימושי למבחן: הערך החדש שווה לערך הידוע ועוד השינוי.

$$g(b)=g(a)+\int_a^b g'(x)\,dx.$$

פונקציית אינטגרל. אם $f$ רציפה, הפונקציה $F(x)=\int_a^x f(t)\,dt$ מקיימת $F'(x)=f(x)$ ו־$F(a)=0$.

תכונות שנשתמש בהן:

  • לינאריות: $\int_a^b (f+c\,g)=\int_a^b f+c\int_a^b g$.
  • חיבור קטעים: $\int_a^c f=\int_a^b f+\int_b^c f$. לכן $\int_a^{c} f-\int_a^b f=\int_b^c f$.
  • היפוך גבולות: $\int_b^a f=-\int_a^b f$.
  • חסם: אם $m\le f(x)\le M$ בקטע, אז $m(b-a)\le\int_a^b f\le M(b-a)$.

בדיקה קצרה: $\int_0^{\pi/2}2\sin^2x\,dx$?

ערך חדש מתוך ערך ידוע

מבחן 22.08.24 שאלה 10

$g$ פונקציה קדומה של $\sin x\cos x$. הפונקציה $f(x)=\arcsin(2g(x))$ עוברת דרך $\left(\frac{\pi}{2},-\frac{\pi}{6}\right)$. מצאו את $f\left(\frac{\pi}{4}\right)$.

מבחן 05.06.20 שאלה 3

נתון $f(0)=0$ ו־$f'(x)=\frac{1}{e^x+1}$. חשבו את $f(\ln 2)$. האפשרויות: $\ln\frac43,\ \ln\frac23,\ \ln 2,\ \ln\frac32,\ \ln\frac34$.

מבחן 28.03.24 שאלה 10

$f(x)=\sin x+m\cos x$, ול־$f$ יש נקודת קיצון ב־$x=\frac{\pi}{6}$. חשבו את $\int_{2\pi/3}^{5\pi/3}f(x)\,dx$.

סכומים ומחזוריות

כש־$a_n=F(n)$, מוצאים את $F$ כולל הקבוע, ורק אחר כך מסכמים. לסדרה מחזורית מסכמים מחזור אחד ומטפלים בשארית.

מבחן 24.03.22 שאלה 15

$F'(x)=\frac{x+1}{x}$, $F(1)=2$ ו־$a_n=F(n)$. חשבו את $a_1+a_2+\dots+a_{200}$.

מבחן 27.01.22 שאלה 15

$F'(x)=\cos\frac{\pi x}{2}$, $F(0)=0$ ו־$a_n=\pi F(n)$. חשבו את $a_1+\dots+a_{2022}$.

בדיקה קצרה (תרגיל מקורי): $F'(x)=2x$, $F(0)=1$, $a_n=F(n)$. מהו $a_1+\dots+a_{10}$?

חסמים במקום נוסחה

מבחן 14.09.21 שאלה 12

$a=\int_1^{e^2+0.02}(\ln x)^3dx-\int_1^{e^2}(\ln x)^3dx$. איזה מספר קרוב ביותר ל־$a$: $0.001,\ 0.16,\ 0.2,\ 2.3,\ 4$?

מבחן 28.01.18 שאלה 18

תנו דוגמה ל־$f$ רציפה וגזירה בכל $\mathbb{R}$, כך ש־$F(x)=\int_1^x f(t)\,dt$ עולה ו־$\lim_{x\to\infty}F(x)=3$.

מלכודת: קבוע שנעלם

בסכום של ערכי $F$ הקבוע אינו מתבטל. במבחן 24.03.22 שאלה 15 השמטת $C=1$ נותנת $\ln(200!)+20100$, שהיא אפשרות שגויה. קבעו את $C$ מהתנאי הנתון לפני הסכימה. רק בהפרש $F(b)-F(a)$ הקבוע מתבטל.