Определение первообразной функции.
Ранее рассматривалось понятие производной функции, ее
геометрический смысл, свойства, правила нахождения. Во многих технических задачах требуется решение обратной задачи: отыскание функции по заданной ее производной функции. Например,
задача об определении закона прямолинейного движения материальной точки по заданной ее скорости .
Решение сформулированной задачи основано на понятии
первообразной функции.
Определение. Функция , определенная на промежутке ,
называется первообразной функцией (или просто первообразной) для функции на , если в любой точке этого промежутка функция дифференцируема и имеет производную , равную : .
Пример. Функция является первообразной для на , так как для любого имеем .
Для одной и той же функции существует бесконечное множество первообразных. Например, для первообразными на являются также функции , и вообще , где – произвольное число, поскольку для любого .
Аналогичные рассуждения верны и для первообразной произвольной функции .
Свойства первообразных описываются легко проверяемыми теоремами.
Теорема 1. Если – первообразная для функции на , то функция , где – произвольное число, также является первообразной для на .
Теорема 2. Если и – произвольные первообразные для на , то значение разности этих первообразных в каждой точке есть одно и то же число, т.е. на , где – некоторое число.
Теоремы 1 и 2 показывают, что если функция имеет первообразную , то множество функций , где и , образует множество всех первообразных для функции на .
Для множество всех первообразных есть множество функций , , .
Определение. Множество всех первообразных для функции на промежутке называется неопределенным интегралом
функции на и обозначается символом .
Выражение называется подынтегральным выражением, – подынтегральной функцией, – переменной интегрирования, – произвольной постоянной. Процедуру отыскания
неопределенного интеграла функции называют интегрированием функции (будем говорить, что «интеграл вычисляется»).
Если – какая-либо первообразная функции на , то в силу определения неопределенного интеграла и свойств первообразных имеем , , .
Для краткости это равенство записывается обычно в виде
.
Пример. Проверить формулу , или .
Решение. Используя определение абсолютной величины ,
можем записать
На интервале имеем , поэтому для функции на функция является первообразной.
На интервале имеем , поэтому для функции на первообразная имеет вид .