I tur egri chiziqli integralning mavjudligi.
egri chiziqda parametr sifatida
nuqtadan hisoblanadigan
yoy uzunligini olamiz (2-rasm), ya’ni egri chiziqdagi
nuqtaning holati
nuqtadan nuqtagacha bo‘lgan
̆ yoy uzunligi bilan
aniqlanadi. U holda
egri chiziq
( ) ( ) (
)
parametrik tenglama bilan ifodalanadi, egri chiziq nuqtalarida aniqlangan
( )
funksiya esa
argumentning murakkab ( ( ) ( )) funksiyasiga o‘tadi.
( ) orqali parametrning egri
chiziqdagi
bo‘linish nuqtasiga mos keluvchi
qiymatini belgilaymiz. U holda
ekanligi ravshan.
̅
orqali esa
parametrning
nuqtani aniqlovchi qiymatini belgilaymiz. Bu
belgilash uchun
̅
tengsizlik o‘rinli bo‘ladi. Kiritilgan belgilashlardan foydalanib, (1)
integral yig‘indi
( ( ̅
) ( ̅
))
(5)
o‘rinishda yozib olamiz.
Bu yig‘indi bir vaqtning o‘zida
( ( ) ( )) funksiya aniq integralining
integral yig‘indisidan iborat va
( ( ) ( ))
( ( ̅
) ( ̅
))
(6)
tenglik o‘rinli bo‘ladi, bu yerda har doimgidek
. (2) va (6) tengliklar
o‘ng tomonlaridagi limitlar ostidagi yig‘indilar teng, shuning uchun bu limitlar
ham va demak chap tomonlari ham teng bo‘ladi. Shunday qilib,
( )
( ( ) ( )) (7)
va ulardan birining mavjudaligi ikkinchisining ham mavjudligini keltirib chiqaradi.
Shuning uchun o‘ng tomondagi aniq integralning mavjudlik sharti chap tomondagi
I tur egri chiziqli integral uchun ham mavjudlik shartini beradi.
1-Teorema. Agar
egri chiziq bo‘lakli silliq va ( ) funksiya egri
chiziqda uzluksiz bo‘lsa,
( )
I tur egri chiziqli integral mavjud.
I tur egri chiziqli integralni hisoblash. Biz yuqorida I tur egri chiziqli integralni
hisoblashni (7) formula yordamida aniq integralni hisoblashga keltirildi. Biroq bu
formula amaliy jihatdan unchalik qulay emas, chunki kamdan-kam hollardagina
egri chiziqning paramateri sifatida yoy uzunligi olinadi.
Bo‘lakli silliq
egri chiziq
{
( )
( )
(8)
2-rasm
paramaetrik tenglama bilan berilgan bo‘lsin. U holda
yoy uzunligini egri
chiziqning ixtiyoriy uchidan boshlab aniqlash mumkin, biz bu holda parametrning
qiymatiga mos keluvchi uchini boshlang‘ich nuqta sifatida qabul qilamiz. U
holda
parametrning o‘sib borishiga parametrning o‘sishi mos keladi va egri
chiziq uzunligining differensiali uchun
√(
( ))
(
( ))
formula o‘rinli bo‘ladi. Bunda
qiymat nuqtaga va qiymatga,
qiymat esa
nuqtaga va
qiymatga mos keladi. (7) tenglikdagi aniq
integralda
yoy uzunligi parametridan parametrga o‘tib, o‘zgaruvchilarni
almashtirish mumkin. U holda bu tenglik
( )
( ( ) ( ))√(
( ))
(
( ))
(9)
ko‘rinishni oladi.
Agar yassi chiziq
( ) , - funksiyaning grafigidan iborat bo‘lsa,
(9) formula
( )
( ( ))√ (
( ))
(10)
ko‘rinishda bo‘ladi. Agar egri chiziq
( ) , - funksiya bilan berilgan
bo‘lsa
( )
( ( ) )√ (
( ))
(11)
formulaga ega bo‘lamiz.
egri chiziq qutb koordinatalar sistemasida ( ) ,
-
tenglama bilan berilgan bo‘lsin. U holda dekart va qutb koordinatalarini bog‘lovchi
va formulalarni, hamda qutb koordinatalaridagi yoy
uzunligi differensialining
√
( ) (
( ))
ifodasini inobatga olsak
( )
( )√
( ) (
( ))
(12)
formulani hosil qilamiz.
Fazoviy silliq
egri chiziq
{
( )
( )
( )
parametrik tenglama bilan berilgan bo‘lsa, bu egri chiziqda aniqlangan va uzluksiz
( ) funksiyaning (4) I tur egri chiziqli integrali
( )
( ( ) ( ) ( ))√(
( ))
(
( ))
(
( ))
(13)
formulaga ko‘ra hisoblanadi.
|