[
a
,
b
]
{\displaystyle \left[a,b\right]}
кисемтәсендә
f
{\displaystyle \textstyle f}
интеграл алынган функция бирелсен.
x
∈
[
a
,
b
]
{\displaystyle \textstyle x\in \left[a,b\right]}
башлангыч мәгънәсен бирик һәм яңа
F
(
x
)
=
∫
a
x
f
(
t
)
d
t
{\displaystyle \textstyle F(x)=\int \limits _{a}^{x}f(t)\,dt}
функциясен билгелик. Ул барлык
x
∈
[
a
,
b
]
{\displaystyle \textstyle x\in \left[a,b\right]}
мәгънәләре өчен билгеләнгән, чөнки без
f
{\displaystyle \textstyle f}
на
[
a
,
b
]
{\displaystyle \left[a,b\right]}
-да ,
f
{\displaystyle \textstyle f}
-тан интеграл булса,
[
a
,
x
]
{\displaystyle \left[a,x\right]}
-да
f
{\displaystyle \textstyle f}
-тан шулай ук интеграл булганын беләбез, биредә
a
⩽
x
⩽
b
{\displaystyle a\leqslant x\leqslant b}
. Билгеләмә буенча
F
(
a
)
=
∫
a
a
f
(
t
)
d
t
=
0
{\displaystyle F(a)=\int \limits _{a}^{a}f(t)\,dt=0}
(1)
дип саныйбыз икәнен искәртәбез.
F
(
b
)
=
∫
a
b
f
(
t
)
d
t
{\displaystyle F(b)=\int \limits _{a}^{b}f(t)\,dt}
икәнен билгеләп узыйк.
F
{\displaystyle \textstyle F}
[
a
,
b
]
{\displaystyle \left[a,b\right]}
кисемтәсендә өзлексез икәнен күрсәтик. Чынлап та
x
,
x
+
h
∈
[
a
,
b
]
{\displaystyle x,x+h\in \left[a,b\right]}
булсын; шул чакта
F
(
x
+
h
)
−
F
(
x
)
=
∫
a
(
x
+
h
)
f
(
t
)
d
t
−
∫
a
x
f
(
t
)
d
t
=
∫
x
(
x
+
h
)
f
(
t
)
d
t
{\displaystyle F(x+h)-F(x)=\int \limits _{a}^{(x+h)}f(t)\,dt-\int \limits _{a}^{x}f(t)\,dt=\int \limits _{x}^{(x+h)}f(t)\,dt}
Һәм әгәр
K
=
s
u
p
|
f
(
t
)
|
,
a
⩽
t
⩽
b
{\displaystyle K=sup|f(t)|,a\leqslant t\leqslant b}
, шул чакта
|
F
(
x
+
h
)
−
F
(
x
)
|
⩽
|
∫
x
(
x
+
h
)
f
(
t
)
d
t
|
⩽
K
|
h
|
→
0
,
h
→
0
{\displaystyle |F(x+h)-F(x)|\leqslant {\bigg |}\int \limits _{x}^{(x+h)}f(t)\,dt{\bigg |}\leqslant K|h|\to 0,h\to 0}
Шулай итеп,
F
{\displaystyle \textstyle F}
[
a
,
b
]
{\displaystyle \left[a,b\right]}
-да
f
{\displaystyle \textstyle f}
өзелүләре булса да, булмаса да, өзлексез була;
f
{\displaystyle \textstyle f}
[
a
,
b
]
{\displaystyle \left[a,b\right]}
-да интеграл алынуы әһәмиятле.
Файл:График.JPG Рәсемдә
f
{\displaystyle \textstyle f}
графигы сурәтләнгән.
a
A
B
x
{\displaystyle \textstyle aABx}
үзгәрүчән фигурасының мәйданы
F
(
x
)
{\displaystyle \textstyle F(x)}
-га тигез. Аның артуы
F
(
x
+
h
)
−
F
(
x
)
{\displaystyle \textstyle F(x+h)-F(x)}
x
B
C
(
x
+
h
)
{\displaystyle \textstyle xBC(x+h)}
фигурасының мәйданына тигез, ул
f
{\displaystyle \textstyle f}
чикле булуына күрә, ачык күренгәнчә
x
{\displaystyle \textstyle x}
өзлегүсезме, әллә өзлегү ноктасы булудан,
f
{\displaystyle \textstyle f}
, мәсәлән,
x
−
d
{\displaystyle \textstyle x-d}
ноктасы булудан карамастан
h
→
0
{\displaystyle h\to 0}
булганда нульгә омтыла.
Хәзер
f
{\displaystyle \textstyle f}
функциясе
[
a
,
x
]
{\displaystyle \left[a,x\right]}
-да интеграл алына торган гына түгел, ә
x
∈
[
a
,
x
]
{\displaystyle x\in \left[a,x\right]}
ноктасында өзлексез булсын.
F
{\displaystyle \textstyle F}
бу ноктада
F
′
(
x
)
=
f
(
x
)
{\displaystyle \textstyle F'(x)=f(x)}
(2)-га тигез чыгарылмага ия икәнен исбатлыйк.
Чынлап та күрсәтелгән нокта өчен
x
{\displaystyle \textstyle x}
F
(
x
+
h
)
−
F
(
x
)
h
=
1
h
∫
x
x
+
h
f
(
t
)
d
t
=
1
h
∫
x
x
+
h
(
f
(
x
)
+
η
(
t
)
)
d
t
{\displaystyle {\dfrac {F(x+h)-F(x)}{h}}={\dfrac {1}{h}}\int \limits _{x}^{x+h}f(t)\,dt={\dfrac {1}{h}}\int \limits _{x}^{x+h}(f(x)+\eta (t))\,dt}
=
1
h
∫
x
x
+
h
f
(
x
)
d
t
+
1
h
∫
x
x
+
h
η
(
t
)
d
t
=
f
(
x
)
+
o
{\displaystyle ={\dfrac {1}{h}}\int \limits _{x}^{x+h}f(x)\,dt+{\dfrac {1}{h}}\int \limits _{x}^{x+h}\eta (t)\,dt=f(x)+o}
(1) ,
h
→
0
{\displaystyle h\to 0}
(3)
f
(
t
)
=
f
(
x
)
+
η
(
t
)
{\displaystyle \textstyle f(t)=f(x)+\eta (t)}
дип алдык, ә
f
(
x
)
{\displaystyle \textstyle f(x)}
постоянная относительно
t
{\displaystyle \textstyle t}
-га караганда даими булганга күрә,
∫
x
x
+
h
f
(
x
)
d
t
=
f
(
x
)
h
{\displaystyle \textstyle \int \limits _{x}^{x+h}f(x)\,dt=f(x)h}
була. Дәвам итеп,
f
{\displaystyle \textstyle f}
-нең
x
{\displaystyle \textstyle x}
ноктасында өзлексезлегенә күрә, теләсә нинди
ε
>
0
{\displaystyle \textstyle \varepsilon >0}
өчен шундый
δ
{\displaystyle \textstyle \delta }
-ны күрсәтеп була ки,
|
x
−
t
|
<
δ
{\displaystyle \textstyle |x-t|<\delta }
өчен
|
η
(
t
)
|
<
ε
{\displaystyle \textstyle |\eta (t)|<\varepsilon }
була.
Шуңа күрә
|
1
h
∫
x
x
+
h
η
(
t
)
d
t
|
⩽
1
|
h
|
|
h
|
ε
=
ε
,
|
h
|
<
δ
{\displaystyle \left|{\dfrac {1}{h}}\int \limits _{x}^{x+h}\eta (t)\,dt\right|\leqslant {\dfrac {1}{|h|}}|h|\varepsilon =\varepsilon ,|h|<\delta }
Бу
h
→
0
{\displaystyle \textstyle h\to 0}
булганда бу тигезсезлекнең сул ягы о(1) икәнен исбатлый.
h
→
0
{\displaystyle \textstyle h\to 0}
-да (3) чикләмәсенә күчү
F
{\displaystyle \textstyle F}
в точке
x
{\displaystyle \textstyle x}
ноктасында
F
{\displaystyle \textstyle F}
-тан чыгарылма булуын һәм (2) тигезлеген күрсәтә.
x
=
a
,
b
{\displaystyle \textstyle x=a,b}
-да сүз тәңгәл килгән рәвештә уң һәм сул чыгарылма турында бара.
Әгәр
f
{\displaystyle \textstyle f}
функциясе
[
a
,
b
]
{\displaystyle \left[a,b\right]}
-да өзлексез булса, өстәрәк исбатланган нигезендә аңа тәңгәл килә торган функция
F
(
x
)
=
∫
a
x
f
(
t
)
d
t
{\displaystyle F(x)=\int \limits _{a}^{x}f(t)\,dt}
(4)
f
(
x
)
:
F
′
(
x
)
=
f
(
x
)
,
a
⩽
x
⩽
b
{\displaystyle \textstyle f(x):F'(x)=f(x),a\leqslant x\leqslant b}
-га тигез чыгарылмага ия. Димәк, функция
F
(
x
)
{\displaystyle \textstyle F(x)}
функциясе
[
a
,
b
]
{\displaystyle \left[a,b\right]}
-да
f
{\displaystyle \textstyle f}
өчен чыгарылма булып тора.
Бу нәтиҗә кайвакыт үзгәрүчән өске чикләмә белән интеграл турында теорема яки Барроу теоремасы дип атала.
Без
[
a
,
b
]
{\displaystyle \left[a,b\right]}
кисемтәсендә теләсә нинди алынган функция
f
{\displaystyle \textstyle f}
бу кисемтәдә (4) тигезлеге белән билгеләнгән чыгарылмага ия икәнен исбатладык. Моның белән кисемтәдә теләсә нинди өзлексез функция өчен чыгарылма булуы исбатланды.
Хәзер
Φ
{\displaystyle \textstyle \Phi }
[
a
,
b
]
{\displaystyle \left[a,b\right]}
-да
f
(
x
)
{\displaystyle \textstyle f(x)}
функциясенең теләсә нинди алынган чыгарылмасы булсын. Без
Φ
(
x
)
=
F
(
x
)
+
C
{\displaystyle \textstyle \Phi (x)=F(x)+C}
икәнен беләбез, биредә
C
{\displaystyle \textstyle C}
— ниндидер даими.
Бу тигезлектә
x
=
a
{\displaystyle \textstyle x=a}
дип алып һәм
F
(
a
)
=
0
{\displaystyle \textstyle F(a)=0}
исәпкә алып,
Φ
(
a
)
=
C
{\displaystyle \textstyle \Phi (a)=C}
дигән нәтиҗәгә киләбез.
Шулай итеп,
F
(
x
)
=
Φ
(
x
)
−
Φ
(
a
)
{\displaystyle \textstyle F(x)=\Phi (x)-\Phi (a)}
. Әмма
∫
a
b
f
(
x
)
d
x
=
F
(
b
)
{\displaystyle \int \limits _{a}^{b}f(x)\,dx=F(b)}
Шуңа күрә
∫
a
b
f
(
x
)
d
x
=
Φ
(
b
)
−
Φ
(
a
)
=
Φ
(
x
)
|
x
=
a
x
=
b
{\displaystyle \int \limits _{a}^{b}f(x)\,dx=\Phi (b)-\Phi (a)=\Phi (x){\bigg |}{\begin{matrix}x=a\\\\x=b\end{matrix}}}