Integrali di funzioni di una variabile
f : [a, b] → ℝ
Regione
Regione = {(x, y) ∈ ℝ2 : x ∈ [a, b], 0 ≤ y ≤ f(x)}
Quanto vale l'area di questa regione?
Definizioni
[a, b] ⊂ ℝ intervallo
Una suddivisione (o decomposizione) di [a, b] è P = {a = x0 < x1 < x2 < ... < xn = b}
D1, D2 decomposizioni di [a, b]: diciamo che D1 è più fine di D2 se D2 ⊂ D1.
Somme di Riemann
f : [a, b] → ℝ limitata, D suddivisione di [a, b]
Definiamo somma di Riemann inferiore:
s(D, f) = ∑i=1m mi (xi - xi-1)
dove mi = infx∈[xi-1,xi]f(x) > -∞
Somma di Riemann superiore:
S(D, f) = ∑i=1m Mi (xi - xi-1)
dove Mi = supx∈[xi-1,xi]f(x) < +∞
Pertanto, tali somme costituiscono le somme delle aree dei rettangoli inferiori e superiori.
Integrali di funzioni a una variabile
f : [a, b] → ℝ
Regione
Regione = {(x, y) ∈ ℝ2 : x ∈ [a, b], 0 ≤ y ≤ f(x)}
Quanto vale l'area di questa regione?
Definizioni
[a, b] ⊂ ℝ intervallo
Una suddivisione (o decomposizione) di [a, b] è 𝔼 = { a = x0 < x1 < x2 < … < xn = b }
D1, D2 decomposizioni di [a, b]: diciamo che D2 è più fine di D2 ⇔ D2 ⊃ D1.
Somme di Riemann
f : [a, b] → ℝ limitata, D suddivisione di [a, b]
Definiamo somma di Riemann inferiore:
s(D, f) = ∑i=1n mi (xi - xi-1)
dove mi = infx ∈ [xi-1, xi] f(x) > -∞
Somma di Riemann superiore:
S(D, f) = ∑i=1n Mi (xi - xi-1)
dove Mi = supx ∈ [xi-1, xi] f(x) < +∞
Pertanto, tali somme costituiscono le somme delle aree dei rettangoli infimi e supremi.
Relazioni tra somme di Riemann
s(D1, ƒ) = ∌i=1s [xi-1, xi] × [0, mi]
s(D2, ƒ) = ∌i=1s [xi-1, xi] × [0, Mi]
Per definizione, s(D1, ƒ) ≤ s(D2, ƒ)
Lemma
∀ D1 e D2 suddivisioni di [a,b], s(D1, ƒ) ≤ s(D2, ƒ)
D1 ∪ D2 è una suddivisione più fina di D1 e D2
Ci basta dimostrare che se D1' è più fina di D2 allora s(D1', ƒ) ≥ s(D2', ƒ)
s(D1', ƒ) > s(D2', ƒ)
s(D1, ƒ) ≤ s(D1 ∪ D2, ƒ) ≤ s(D2, ƒ)
Dobbiamo dimostrare questo per dimostrare questo: D1 ⊂ D2'
D2 = {x0 1 s = b} in D1' ci sono punti xi-1 ≤ ζi0 i1 ... ik = xi
s(D1', ƒ) = ∑i=1m ∑j=1k(i) [sup ƒyi(j-1), yij] (yi(j-1) - yij)
s(D1, f) = ∑i=1m ∑j=1ni mi (yi,j-1 - yi,j) = ∑i=1m mi (xi-1 - xi) = S(D2, f)
Analogamente, D2' ⊂ D2 &Rightarrow S(D2', f) ≥ S(D2', f)
Abbiamo dimostrato che: ∀ D1, D2, s(D1, f) ≤ S(D2, f)
Sappiamo che ∀ D2, supD s(D, f) ≤ S(D2, f)
e che supD s(D, f) ≤ infD S(D, f)
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