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
진술과 증명
TFC — 첫 번째 부분: 적분을 미분하기
"기본정리의 첫 번째 부분은 적분의 극한상한이 변할 때 그 적분으로 정의된 함수의 도함수가 극한상한에서 계산한 피적분함수와 같다는 것을 말합니다." — OpenStax Calculus Vol. 1, §5.3
TFC1의 증명. 도함수의 정의에 의해:
적분에 대한 평균값 정리에 의해, 와 사이의 어떤 가 존재하여 입니다. 따라서:
일 때 이고 가 연속이므로, 입니다. 따라서 입니다.
TFC — 두 번째 부분: 적분 계산
TFC2의 증명. TFC1에 의해, 는 를 만족합니다. 도 성립하므로, 는 에서 도함수가 0이므로, 어떤 상수 에 대해 입니다. 그러면:
라이프니츠 규칙 (변수 극한)
풀이된 예제
Exercise list
30 exercises · 7 with worked solution (25%)
- Ex. 83.1Application
TFC2로 를 계산합니다.
- Ex. 83.2Application
를 계산합니다.
- Ex. 83.3Application
를 계산합니다.
- Ex. 83.4Application
를 계산합니다.
- Ex. 83.5Application
를 계산합니다.
- Ex. 83.6Application
를 계산합니다.
- Ex. 83.7Application
이면, TFC1로 를 계산합니다.
- Ex. 83.8Application
를 계산합니다.
- Ex. 83.9Application
를 계산합니다.
- Ex. 83.10Application
를 계산합니다.
- Ex. 83.11Application
를 계산합니다.
- Ex. 83.12Application
를 계산합니다.
- Ex. 83.13Application
를 계산합니다.
- Ex. 83.14UnderstandingAnswer key
이면, TFC1로 는 무엇입니까?
- Ex. 83.15Understanding
이면, TFC2로 의 올바른 식은 무엇입니까?
- Ex. 83.16ApplicationAnswer key
를 계산합니다.
- Ex. 83.17Application
를 계산합니다.
- Ex. 83.18ModelingAnswer key
한 물체의 속도가 m/s입니다. 부터 s까지의 순변위와 총 이동 거리를 계산합니다.
- Ex. 83.19ApplicationAnswer key
를 계산합니다.
- Ex. 83.20Application
를 계산합니다.
- Ex. 83.21Modeling
한 공장의 한계비용은 헤알/단위입니다. 처음 100 단위를 생산하는 총 비용을 계산합니다.
- Ex. 83.22ChallengeAnswer key
를 정의합니다. 를 명시적으로 계산하고, 임을 검증하고, 과 을 평가합니다.
- Ex. 83.23ApplicationAnswer key
이고 임을 알 때, 를 계산합니다.
- Ex. 83.24Challenge
와 축으로 둘러싸인 영역의 넓이를 에서 계산합니다.
- Ex. 83.25Application
를 계산합니다.
- Ex. 83.26Application
부정적분을 계산하지 않고 를 계산합니다.
- Ex. 83.27ModelingAnswer key
한 공장의 전기 전력이 kW로 변합니다 (는 시간). 처음 12시간의 소비 에너지를 계산하고, kWh당 R$ 0.85의 비용을 계산합니다.
- Ex. 83.28Challenge
를 계산합니다.
- Ex. 83.29Challenge
의 에서의 평균값을 계산하고, 적분 평균값 정리로 보장되는 점 를 찾습니다.
- Ex. 83.30Proof
TFC1로부터 TFC2를 증명합니다: 만약 이고 가 에서 연속이면, 입니다.
출처
- Active Calculus — Boelkins · §4.4 · CC-BY-NC-SA. 물리적 동기, 기본정리의 두 부분을 발견하는 활동.
- APEX Calculus — Hartman et al. · §5.4 · CC-BY-NC. TFC1과 TFC2의 증명, 라이프니츠 규칙, 다양한 연습.
- OpenStax Calculus Volume 1 · §5.3 · CC-BY-NC-SA. 역사적 맥락 뉴턴과 라이프니츠, 적분 미분 예제.