Lição 83 — Teorema Fundamental do Cálculo
TFC Parte 1 e Parte 2. A ponte entre derivada e integral. Regra de Leibniz para limites variáveis. Newton e Leibniz, séc. XVII.
Used in: 3.º ano do EM (17 anos) · Equiv. Math II japonês cap. 6 · Equiv. Klasse 12 alemã
Rigorous notation, full derivation, hypotheses
命題と証明
TFC — 第1部:積分を導出する
「TFC1は、上の極限が可変な積分で定義された関数の導関数が、上の極限での被積分関数の値に等しいことを述べています。」— OpenStax Calculus Vol. 1, §5.3
TFC1の証明。 導関数の定義により:
積分の平均値定理により、 と の間に が存在して です。したがって:
のとき であり、 は連続であるから、 です。したがって です。
TFC — 第2部:積分を計算する
TFC2の証明。 TFC1により、 は を満たします。また であるから、 は で導関数がゼロであり、したがってある定数 に対して です。すると:
ライプニッツ則(可変な極限)
解かれた例
Exercise list
30 exercises · 7 with worked solution (25%)
- Ex. 83.1Application
TFC2を使用して を計算します。
- Ex. 83.2Application
を計算します。
- Ex. 83.3Application
を計算します。
- Ex. 83.4Application
を計算します。
- Ex. 83.5Application
を計算します。
- Ex. 83.6Application
を計算します。
- Ex. 83.7Application
の場合、TFC1によって を計算します。
- Ex. 83.8Application
を計算します。
- Ex. 83.9Application
を計算します。
- Ex. 83.10Application
を計算します。
- Ex. 83.11Application
を計算します。
- Ex. 83.12Application
を計算します。
- Ex. 83.13Application
を計算します。
- Ex. 83.14UnderstandingAnswer key
の場合、TFC1によって は何ですか。
- Ex. 83.15Understanding
の場合、TFC2によって の正しい式は何ですか。
- Ex. 83.16ApplicationAnswer key
を計算します。
- Ex. 83.17Application
を計算します。
- Ex. 83.18ModelingAnswer key
オブジェクトの速度は m/s です。 から s までの正味変位と走行距離を計算します。
- Ex. 83.19ApplicationAnswer key
を計算します。
- Ex. 83.20Application
を計算します。
- Ex. 83.21Modeling
工場の限界コストは 実レアルです。 最初の100ユニットを生産するための総コストを計算します。
- Ex. 83.22ChallengeAnswer key
を定義します。 明示的に を計算し、 であることを検証し、 と を評価します。
- Ex. 83.23ApplicationAnswer key
および であることがわかっている場合、 を計算します。
- Ex. 83.24Challenge
と 軸で囲まれた領域の面積を で計算します。
- Ex. 83.25Application
を計算します。
- Ex. 83.26Application
原始関数を計算せずに を計算します。
- Ex. 83.27ModelingAnswer key
工場の電気出力は kW( は時間)です。最初の12時間の消費電気エネルギーを計算し、1 kWhあたりR$ 0.85の費用を計算します。
- Ex. 83.28Challenge
を計算します。
- Ex. 83.29Challenge
を で計算し、積分TVM によって保証されたポイント を見つけます。
- Ex. 83.30Proof
TFC1からTFC2を証明します: で が で連続なら、。
出典
- Active Calculus — Boelkins · §4.4 · CC-BY-NC-SA。 物理的動機、TFCの2つの部分の発見アクティビティ。
- APEX Calculus — Hartman et al. · §5.4 · CC-BY-NC。 TFC1とTFC2の証明、ライプニッツ則、様々な演習。
- OpenStax Calculus Volume 1 · §5.3 · CC-BY-NC-SA。 歴史的背景ニュートン/ライプニッツ、積分の微分の例。