Interpretarea geometrică a integralei Riemann
În analiza matematică , integrala Riemann constituie prima definiție riguroasă a integralei unei funcții pe un interval .
A fost formulată de Bernhard Riemann și se poate aplica pentru funcții continue sau funcții regulate .
Fie
[
a
,
b
]
{\displaystyle [a,b]}
un interval (închis și mărginit),
a
≤
b
.
{\displaystyle a\leq b.}
O familie finită de puncte
d
:
(
x
0
,
x
1
,
x
2
,
⋯
,
x
n
)
,
{\displaystyle d:(x_{0},x_{1},x_{2},\cdots ,x_{n}),}
astfel că:
a
=
x
0
≤
x
1
≤
x
2
≤
⋯
≤
x
i
≤
x
i
+
1
≤
⋯
≤
x
n
−
1
≤
x
n
=
b
{\displaystyle a=x_{0}\leq x_{1}\leq x_{2}\leq \cdots \leq x_{i}\leq x_{i+1}\leq \cdots \leq x_{n-1}\leq x_{n}=b}
se numește diviziune a intervalului
[
a
,
b
]
.
{\displaystyle [a,b].}
Fiecare din intervalele
[
x
i
,
x
i
+
1
]
{\displaystyle [x_{i},x_{i+1}]}
se numește interval parțial al diviziunii d .
Lungimea celui mai mare interval parțial al unei diviziuni
d
:
(
x
0
,
x
1
,
⋯
,
x
i
,
x
i
+
1
,
⋯
,
x
n
)
{\displaystyle d:\;(x_{0},x_{1},\cdots ,x_{i},x_{i+1},\cdots ,x_{n})}
se numește norma diviziunii d și se notează:
ν
(
d
)
=
max
0
≤
i
≤
n
−
1
(
x
i
+
1
−
x
i
)
.
{\displaystyle \nu (d)=\max _{0\leq i\leq n-1}(x_{i+1}-x_{i}).}
Se spune că funcția f este integrabilă (în sensul lui Riemann) pe intervalul
[
a
,
b
]
{\displaystyle [a,b]}
, dacă pentru orice șir de diviziuni
(
d
n
)
{\displaystyle (d_{n})}
cu norma tinzând către zero și pentru orice alegere a punctelor intermediare
ξ
i
,
{\displaystyle \xi _{i},}
șirurile corespunzătoare
(
σ
d
n
)
{\displaystyle (\sigma _{d_{n}})}
de sume integrale au o limită comună I .
Numărul I se numește integrala funcției f pe intervalul
[
a
,
b
]
{\displaystyle [a,b]}
(în sensul lui Riemann) și se notează:
I
=
∫
a
b
f
(
x
)
d
x
.
{\displaystyle I=\int _{a}^{b}f(x)dx.}
Notația
∫
a
b
f
(
x
)
d
x
{\displaystyle \int _{a}^{b}f(x)dx}
se citește "integrală de la a la b din f(x)dx".
1
∘
.
∫
a
b
f
(
x
)
d
x
=
−
∫
b
a
f
(
x
)
d
x
.
{\displaystyle 1^{\circ }.\quad \int _{a}^{b}f(x)dx=-\int _{b}^{a}f(x)dx.}
2
∘
.
∫
a
a
f
(
x
)
d
x
=
0.
{\displaystyle 2^{\circ }.\quad \int _{a}^{a}f(x)dx=0.}
3
∘
.
∫
a
b
m
d
x
=
m
(
b
−
a
)
.
{\displaystyle 3^{\circ }.\quad \int _{a}^{b}mdx=m(b-a).}
4
∘
.
∫
a
b
[
m
f
(
x
)
+
n
g
(
x
)
]
d
x
=
m
∫
a
b
f
(
x
)
d
x
+
n
∫
a
b
g
(
x
)
d
x
{\displaystyle 4^{\circ }.\quad \int _{a}^{b}[mf(x)+ng(x)]dx=m\int _{a}^{b}f(x)dx+n\int _{a}^{b}g(x)dx}
oricare ar fi
m
,
n
∈
R
.
{\displaystyle m,n\in \mathbb {R} .}
5
∘
.
{\displaystyle 5^{\circ }.}
Dacă f și g sunt integrabile pe [a, b] și dacă
f
(
x
)
≤
g
(
x
)
,
∀
x
∈
[
a
,
b
]
{\displaystyle f(x)\leq g(x),\;\forall x\in [a,b]}
atunci
∫
a
b
f
(
x
)
d
x
≤
∫
a
b
g
(
x
)
d
x
.
{\displaystyle \int _{a}^{b}f(x)dx\leq \int _{a}^{b}g(x)dx.}