Integral

Integrala, matematikan, infinitu batugai azkengabe txikiren batuketa da. Kalkulu integrala kalkulu infinitesimalaren parte bat da; batura baten elementu kopurua handitzean eta baturaren elementuen neurria txikitzean, baturak duen limitea aztertzen du. Kalkulu integralaren oinarri intuitiboa integral mugatuaren definizioa da; ${\displaystyle y=f(x)}$ funtzio baten adierazpen grafikoa den kurbak, ${\displaystyle x}$ aldagai askearen bi baliok (${\displaystyle x=a}$ eta ${\displaystyle x=b}$ adibidez) eta ${\displaystyle x}$ ardatzak mugatzen duten azaleraren adierazpena alegia.^[1]

Artikulu hau kontzeptu matematikoari buruzkoa da; beste esanahietarako, ikus Integral (argipena) eta Integrazio (argipena).

Integral mugatuak funtzio baten grafikoak mugatutako azalera adierazten du, zeinu positiboarekin funtzioak balio positiboak dituen tarteetan, eta zeinu negatiboarekin funtzioak balio negatiboak dituen tarteetan.

Kalkulu integrala oso erabilia da ingenieritzan eta matematika orokorrean; batez ere azalerak eta biraketa gorputzen bolumenak kalkulatzeko. Forma diferentzialen integralak funtsezkoak dira geometria diferentzial modernoan. Integral kontzeptuaren zabaltze hori fisikaren beharrek eragin zuten lehenik, eta oso garrantzitsuak dira fisika-lege askoren formulazioan; adibidez, elektromagnetismoaren legeetan. Integralaren kontzeptu berrien oinarria Lebesgueren integrala deritzon teoria matematiko abstraktua da, Henri Lebesguek garatu zuena.

Arkimedes, René Descartes, Isaac Newton eta Isaac Barrow dira integralak erabili zituzten lehenengo zientzialariak. Barrowren lanen eta Newtonen ekarpenen emaitza da kalkulu integralaren oinarrizko teorema, non alderantzizko prozesuak bezala agertzen baitira deribazioa eta integrazioa.

Teoria

Emanik ${\displaystyle f(x)}$ funtzio bat, non ${\displaystyle x}$ aldagai erreala den, eta ${\displaystyle [a;b]}$ zuzen errealaren tarte bat, orduan integrala

${\displaystyle \int _{a}^{b}f(x)\,dx}$

honako hau da: f-ren grafikoak, x ardatzak, eta x = a eta x = b zuzen bertikalek mugatutako xy planoko eskualdearen azalera, non negatiboak baitira x ardatzaren azpiko azalerak. Integral horri integral mugatua edo Riemannen integrala esaten zaio.

"Integral" hitza jatorrizko nozioarekin ere lotu daiteke: deribatua f emandako funtzioa duen F funtzio bat aipatzeko, alegia. Kasu horretan, integral mugagabea deritzo.

Beraz, integral mugatua eta integral mugagabea bereizi behar ditugu.

• Integral mugatuak: tarte zehatz eta ezagun batean egindako integralak dira.
• Integral mugagabeak: kasu orokor baterako eginiko integralak dira.

Integral berehalakoak

Izan bedi u x-ren funtzioa eta deribagarria.

Izan bedi u' u-ren deribatua.

Orduan:

• ${\displaystyle \int 1\,{\rm {d}}x=x+K}$
• ${\displaystyle \int u'u^{n}\,{\rm {d}}x={\frac {u^{n+1}}{n+1}}+K\qquad {\mbox{ ( }}n\neq -1{)}}$
• ${\displaystyle \int {u'dx \over u}=\ln {\left|u\right|}+K}$
• ${\displaystyle \int u'e^{u}\,{\rm {d}}x=e^{u}+K}$
• ${\displaystyle \int u'a^{u}\,{\rm {d}}x={\frac {a^{u}}{ln{a}}}+K}$
• ${\displaystyle \int \sin u\cdot u'\,{\rm {d}}x=-\cos u+K}$
• ${\displaystyle \int \cos u\cdot u'\,{\rm {d}}x=\sin u+K}$
• ${\displaystyle \int {\frac {1}{\cos ^{2}u}}\cdot u'\,{\rm {d}}x=\tan u+K}$
• ${\displaystyle \int {\frac {-1}{\sin ^{2}u}}\cdot u'\,{\rm {d}}x=\cot u+K}$
• ${\displaystyle \int {\frac {1}{1+u^{2}}}\cdot u'\,{\rm {d}}x=\arctan u+K}$

Hitzarmenez, integral mugatuak ez direnetan (integral mugagabeetan), beharrezkoa da integralen emaitzan K (integrazio-konstantea) edo beste hizki bat jartzea, hala emaitzak guztiak zehazturik geldi daitezen.

Helburu nagusiak

Kalkulu integralaren helburu nagusiak hauek dira:

• Eremu leun baten azalera
• Integral mugagabea
• Integral mugatua
• Integral inpropioak
• Integral anizkoitzak
• Lerro-integralak (edo integral lerromakurrak)
• Gainazal-integralak
• Forma diferentzialen integralak
• Integral trigonometrikoak, logaritmikoak eta esponentzialak
• Kalkuluaren oinarrizko teorema
• Biraketa-gorputz baten bolumena

Historia

Integralen lehenengo aztarnak

Integrazioaren hastapenak aurkitzeko antzinako Egiptoraino jo behar dugu, Moskuko matematika-papiroak (K.a. 1800  inguruan) erakusten du Antzinako Egipton jadanik ezagutzen zutel formula bat piramide-enborraren bolumena kalkulatzeko. Integralak determinatzeko balio duen lehenbiziko teknika sistematiko dokumentatua Eudoxoren exhauzio-metodoa da (K.a. 370 inguruan). Metodo horren helburua zen azalerak eta bolumenak kalkulatzea, azalera edo bolumena ezaguna duten formak kopuru infinitutan zatitzearen bidez. Metodo hori Arkimedesek garatu zuen geroago eta parabolen azalerak eta zirkuluaren azaleraren hurbilketa bat kalkulatzeko erabili zuen. Bere aldetik, Txinan, III. mendearen inguruan, Liu Huik antzeko metodoak garatu zituen zirkuluaren azalera kalkulatzeko. Geroago, Zu Chongzhik esferaren bolumena kalkulatzeko erabili zuen metodo hori. XII. mendean Bhaskara II.a indiar matematikariak idatzitako Siddhanta Shiromani astronomia liburuan ere kalkulu integralari dagozkion zenbait ideia aurkitzen dira.

XVI. mendera arte ez zen aurrerapen nabarmenik izan exhauzio-metodoaren gainean. Sasoi hartan, Cavalieri —bere zatiezinen metodoarekin— eta Fermat kalkulu modernoaren lehen oinarriak garatzen hasi ziren; bestetik, XVII. mendearen hasieran, Barrowk eta Torricellik aurrerapauso gehiago egin zituzten. Haien lanetan, integrazioaren eta deribazioaren arteko loturaren lehenengo zantzuak ageri dira.

XVII. mendearen amaieran, Newtonek eta Leibnizek, bakoitzak bere aldetik, kalkuluaren oinarrizko teorema formulatzen dute. Teorema horretan, integrazioa deribazioarekin lotzen dute; eta, hala, funtzio baten integral mugagabea oso erraz kalkula dezakegu haren jatorrizkoren bat ezagutuz gero. Harrez gero, integralak eta deribatuak kalkuluaren oinarrizko erreminta izatera pasa ziren, eta erabilera asko izan dute geroztik bai zientzian, bai injinerutzan.

Bernhard Riemannek integralaren definizio zehatz-zehatza eman zuen. Zati bertikal txikietan zatituz, eskualde lerromakur baten azalera hurbiltzen duen limite batean oinarritzen da. XIX. mendearen hasieran, integralaren nozio sofistikatuagoak agertzen hasi ziren, eta ugaritu egin dira funtzioen motak eta integrazioa aplikatzen zaien eremuak. Integral lerromakurra bizpahiru aldagaiko funtzioetarako definitzen da, eta planoaren edo espazioaren bi puntu lotzen dituen kurba moduko batek ordezkatzen du [a,b] integrazio tartea. Gainazal-integral batean, kurba horren ordez, espazio tridimentsionaleko gainazal zati bat izaten dugu.

Newton eta Leibniz

Integrazioan, XVII. mendean etorri ziren aurrerapen handienak, Newtonek eta Leibnizek, bakoitzak bere aldetik lan eginez, eta sarritan elkarren aurka ibili arren, kalkuluaren oinarrizko teorema formulatu zutenean. Teorema horrek integrazioaren eta deribazioaren arteko lotura frogatzen du. Lotura hori izateak erraztu egiten du integralak kalkulatzeko prozesua, deribatuak errazagoak baitira kalkulatzen. Bereziki, problema mota gehiago ebazteko aukera ematen digu kalkuluaren oinarrizko teoremak. Horrez gain, aipagarria da Newtonek eta Leibnizek matematikaren esparruan eraikitako marko orokorra. Kalkulu infinitesimal deiturikoari esker, zehatz-mehaz azter ditzakegu eremu jarraituko funtzioak. Gerora, baliabide horrek kalkulu modernora eraman gaitu, eta hala, integralen gaurko notazioak Leibnizek ezarritakoan du jatorria, nahiz eta integrazioaren propietateak eta arauak Newtonek lehenago aurkitu.

Integralak gauzatzen

Newtonek eta Leibnizek integrazioa ikuspegi sistematikotik aztertzen badute ere, haien lanek badituzte nolabaiteko gabeziak, zehaztasun mailari dagokionez. Gogoangarria da nola eraso zien Berkeley apezpikuak infinitesimaldarrei "desegiten diren kopuruen mamuak" deituz. Kalkuluaren oinarriak sendotu egin ziren limiteak garatu zirenean; eta, XIX. mendearen lehenengo erdian, Cauchyk funts egokiak ezarri zizkion. Integrazioa, erabateko zehaztasunez, Riemannek gauzatu zuen lehenengo aldiz, limiteak erabiliz. Nahiz eta zatikatutako eta bornatutako funtzio jarraitu guztiak integragarriak izan, gerora, funtzio orokorragoei erreparatuta, jabetu ziren bazirela Riemannen definizioa aplikatzen ezin zitzaien funtzioak, eta Lebesguek integralaren^[2] definizio desberdin bat eman zuen neurriaren teorian oinarrituta. Riemannen eta Lebesgueren definizioak zabaltzen dituzten beste definizio batzuk ere proposatu dira.

Notazioa

Isaac Newtonek integrazioa adierazteko, barra bertikal txiki bat erabiltzen zuen aldagaiaren gainean, edo aldagaia kutxa baten barruan jartzen zuen. Barra bertikala erraz nahasten zen ${\displaystyle {\dot {x}}}$ edo ${\displaystyle x'\,\!}$ adierazpenekin, Newtonek berak deribazioa adierazteko erabiltzen zuen notazioarekin, alegia; "kutxa" notazioak, berriz, arazoak ematen zizkien inprimatzaileei. Horregatik, notazio horiek ez zuten arrakastarik izan.

Integral mugagabeen notazio modernoa Leibnizek ezarri zuen 1675. urtean.^[3][4] Summa (ſumma) adierazteko (latinez, "batuketa" edo "guztira"),"∫", integralaren sinboloa sortu zuen S luzanga hizkia erabiliz. Integral mugatuaren notazio modernoa, integralaren sinboloan beheko eta goiko borneak dituena, Joseph Fourierek erabili zuen lehenengo aldiz Frantziako Akademiaren Mémoires lanean, 1819–20 inguruan; lan hori bere 1822ko^[5][6] liburuan berrargitaratu zuen. Arabiera modernoaren matematika-notazioan, eskuinetik ezkerrera idazten denez gero, integralaren sinbolo alderantzikatua ^[7] erabiltzen dute.

Terminologia eta notazioa

Funtzio batek integrala badu, integragarria dela esaten dugu. Integrala kalkulatzen duguneko funtzioari integrakizuna deritzogu. Funtzioa integratzen duguneko eskualdeari integrazio-eremua deritzogu. Integralak integrazio-eremurik ez badauka, mugagabea da, eta integrazio-eremua badauka, mugatua da. Normalean, integrakizuna aldagai bat baino gehiagoko funtzio bat izan daiteke; eta integrazio-eremua, bolumen bat, dimentsio gehiagoko eskualde bat, edo baita geometria egiturarik gabeko espazio abstraktua ere.

Kasu soilena, x aldagai erreal bakarreko f funtzioaren integrala [a, b] tartearen gainean, honela idazten da:

${\displaystyle \int _{a}^{b}f(x)\,dx.}$

∫ ikurrak, "S" luzangak, integrazioa adierazten du; a eta b integrazioaren beheko muga eta goiko muga dira, eta integrazio-eremua zehazten dute; f integrakizuna da, x aldagaia [a,b] tartean zehar aldatzean balioztatu behar duguna; eta dx-ek interpretazio ezberdinak izan ditzake erabiltzen den teoriaren arabera. Adibidez, ikus liteke x integrazio-aldagaia dela adierazten duen ikur bezala soilik, Riemannen baturako pisuen adierazle bezala, neurri bat bezala (Lebesgueren integrazioan eta hedaduretan), infinitesimal bat bezala (analisi ez estandarrean) edo matematika-kantitate independente bat bezala —forma diferentzial bat, alegia—. Kasu korapilatsuenetan notazioa alda daiteke pixka bat.

Kontzeptuak eta erabilerak

Integralak oso erabilgarriak dira zenbait kasutan. Esate baterako, igerileku bat laukizuzena baldin bada, haren luzera, zabalera eta sakonera ezagututa, aise kalkula ditzakegu eduki ahal duen ur-bolumena (betetzeko), azalera (estaltzeko), eta ertzaren luzera (estalkia lotzeko). Baina forma obal eta hondo biribildua baditu, integralak beharko ditugu kantitate horiek guztiak kalkulatzeko. Hasieran, nahiko izan daiteke hurbilketa praktikoak egitea; baina, azkenean, era horrelako problemek erantzun guztiz zehatzak beharko dituzte.

√x funtzioaren integralerako hurbilketak 0 eta 1 artean, ezker aldetik (goian) ■ 5 zutabe eta eskuinaldetik (behean) ■ 12 zutabe daudela.

Hasteko, demagun y = f(x) funtzioa x = 0 eta x = 1 artean, non f(x) = √x den. Galdera honako hau da:

Zein da f funtzioaren azpiko azalera 0-tik 1-erainoko tartean?

Azalera hori (oraindik kalkulatzeke) f-ren integrala izango da. Integral horretarako notazioa hau da:

${\displaystyle \int _{0}^{1}{\sqrt {x}}\,dx\,\!}$.

Lehen hurbilketa gisa, x=0-tik x=1-erainoko aldeak sortutako unitate bateko karratua hartuko dugu. Bere azalera 1 da zehazki. Baina, irudian ikus daitekeenez, integralaren benetako balioa txikiagoa da. Hurbilketa egiteko erabilitako zutabeen zabalera txikiagotuz emaitza hobea lortuko dugu; hala, tartea bost zatitan partekatuko dugu, zutabeen oinarrietarako honako puntuak erabiliz: 0, ¹⁄₅, ²⁄₅, ³⁄₅, ⁴⁄₅ eta 1; eta zutabeen altuerak hurrenez hurren hauek izango dira: √¹⁄₅, √²⁄₅, √³⁄₅, √⁴⁄₅ eta √1 = 1. Laukizuzen hauen azalerak batuz gero, kalkulatu nahi dugun integralerako hurbilketa hobea lortuko dugu.

${\displaystyle {\sqrt {\frac {1}{5}}}\left({\frac {1}{5}}-0\right)+{\sqrt {\frac {2}{5}}}\left({\frac {2}{5}}-{\frac {1}{5}}\right)+\ldots +{\sqrt {\frac {5}{5}}}\left({\frac {5}{5}}-{\frac {4}{5}}\right)\approx 0,7497\,\!}$

Ohar gaitezen f funtzioaren balio kopuru finitua batzen ari garela, ondoz ondoko hurbilketaren bi punturen kendurarekin biderkatuta. Hala ere, begi-bistakoa da, erabilitako hurbilketak integralarena baino balio handiagoa ematen duela oraindik. Tartea zati gehiagotan partekatuz gero, hurbilketa doituagoa lortuko genuke; baina, inoiz ez litzateke guztiz zehatza izango: 5 zutabetan zatitu ordez hamabitan zatituz gero —alegia, ezkerreko balioak hartuz, irudian agertzen den bezala— 0,6203ko balio hurbildua lortzen dugu; hortaz, txikiegia, oraingoan. partiketa finitua erabili beharrean partiketa fin azkengabea edo infinitesimala erabiltzean datza gakoa. Integralaren notazioak

${\displaystyle \int f(x)\,dx\,\!}$

integrala batuketa haztatu gisa aurkezten du ("S" luzangak hala adierazita), batuketa horretan batugaiak funtzioaren balioak dira (y = f(x)) diferentzial (dx adierazita) deritzen zabalera infinitesimaleko oinarriekin biderkatuta.

Integralen benetako kalkuluari dagokionez, kalkuluaren oinarrizko teorema —Newtonek eta Leibnizek sorturikoa— da deribazioaren eta integrazioaren arteko funtsezko lotura. f(x) = √x funtzioari dagokion funtzioa F(x) = ²⁄₃x^3/2 da, beraz, gure adibidearen integrala kalkulatzeko F(1)−F(0) kenketa egin behar dugu, non 0 eta 1 baitira [0,1] tartearen borneak. Hori arau orokor baten adibide bat da: f(x) = x^q funtzioari, non q ≠ −1 den, dagokion funtzioa —jatorrizkoa deiturikoa— F(x) = (x^q+1)/(q+1) da. Beraz, kurbaren azpiko azalera zehatza honela kalkulatuko dugu:

${\displaystyle \int _{0}^{1}{\sqrt {x}}\cdot dx=\int _{0}^{1}x^{\frac {1}{2}}\cdot dx=\int _{0}^{1}d\left({\textstyle {\frac {2}{3}}}x^{\frac {3}{2}}\right)={\textstyle {\frac {2}{3}}}.}$

Historikoki, infinitesimalak zehazki definitzeko lehenengo ahaleginek porrot egin eta gero, Riemannek batuketa haztatuen limite gisa definitu zituen integralak formalki, horrela dx-ek kendura baten limitea iradokitzen du (tartearen zabalera). Riemannen definizioak tarteekiko eta jarraitasunarekiko mendekotasun handia duenez, definizio berriak sortu ziren, hala nola, Lebesgueren integrala bereziki, "neurri" ideia era askoz malguagoan hedatzean oinarritutakoa. Horrela,

${\displaystyle \int _{A}f(x)\,d\mu \,\!}$

notazioa funtzioa zatikatzen deneko balioen batuketa haztatuarekin lotzen da, non μ-k balio bakoitzari dagokion pisua neurtzen duen. Hor A-k integrazio-eskualdea adierazten du. Geometria diferentzialak, "barietateen kalkuluarekin", ohiko notazio horren beste interpretazio bat ematen du. Orain f(x) eta dx forma diferentzialak izango dira, ω = f(x)dx, eragile diferentzial berri bat agertzen da d, kanpoko deribatua deiturikoa, eta oinarrizko teorema orokorragoa den Stokesen teorema bihurtuko da,

${\displaystyle \int _{A}\mathbf {d} \omega =\int _{\partial A}\omega ,\,\!}$

eta teorema horretatik eratortzen dira Greenen teorema, dibergentziaren teorema, eta kalkuluaren oinarrizko teorema.

Duela gutxi, berriro infinitesimalak berriro jarri dira boladan, analisi ez estandarra bezalako berrikuntzen bitartez. Metodo horiek aitzindarien intuizioa aldarrikatzeaz gain, matematika berrirantz bideratzen gaituzte, eta intuitiboagoa eta ulergarriagoa bihurtu dute kalkulu infinitesimala.

Integrala ulertzeko modu guztiak berdinak ez diren arren, bat egiten dute maila askotan, esate baterako, forma obaleko igerilekuaren azalera kalkulatzeko elipse geometrikoa erabil daiteke, edo Riemannen integrala, edo Lebesgueren integrala, edo forma diferentzial bat duen barietate bat. Kalkuluaren bidez lortutako emaitza berbera da kasu guztietan.

Beste integral batzuk

Riemannena eta Lebesguerena Integralaren definizio garrantzitsuenak badira ere, ez dira bakarrak, hor daude esaterako:

• Riemann-Stieltjesen integrala, Riemannen integralaren hedapena.
• Lebesgue-Stieltjesen integrala, Johann Radonek garatua, Riemann-Stieltjesen eta Lebesgueren integralak zabaltzen dituena.
• Daniellen integrala, ezein neurriren mende egon gabe Lebesgueren integrala eta Lebesgue-Stieltjesen integrala barnean hartzen dituena.
• Henstock-Kurzweilen integrala, Arnaud Denjoyek, Oskar Perronek eta Jaroslav Kurzweilek era askotan definitua eta Ralph Henstockek garatua.
• Darbouxen inegrala, Riemannen integralaren baliokidea dena.
• Haaren integrala, Lebesgueren integrala dena Haaren neurriarekin.
• McShaneren integrala.
• Buchneren integrala.

Integrazioaren propietateak

Linealtasuna

• [a, b] tarte itxian funtzio Riemannen zentzuan integragarrien multzoa bektore-espazioa da batuketa eta eskalarrekiko biderketa eragiketekin. Integrazio eragiketa

${\displaystyle f\mapsto \int _{a}^{b}f\;dx}$

bektore-espazio horren funtzional lineal bat da. Ondorioz, lehenik, funtzio integragarrien multzoa itxia da konbinazio linealarekin, eta bigarrenik, konbinazio lineal baten integrala integralen konbinazio lineala da, hots:

${\displaystyle \int _{a}^{b}(\alpha f+\beta g)(x)\,dx=\alpha \int _{a}^{b}f(x)\,dx+\beta \int _{a}^{b}g(x)\,dx.\,}$

• Horren antzera, funtzio erreal Lebesgueren zentzuan integragarrien multzoa (E espazio metriko batean, μ neurriarekin) itxia da konbinazio linealei dagokionez, eta horregatik bektore-espazio bat da, eta Lebesgueren integrala

${\displaystyle f\mapsto \int _{E}fd\mu }$

bektore-espazio horren funtzional lineal bat da, beraz, era honetan:

${\displaystyle \int _{E}(\alpha f+\beta g)\,d\mu =\alpha \int _{E}f\,d\mu +\beta \int _{E}g\,d\mu .}$

Linealtasuna, integralaren beste definizio bat emateko erabil daiteke zenbait jarraitasun propietaterekin batera. Hori da Daniellen ikuspegia X multzo bateko funtzio errealen kasurako, Bourbakik zabaldu egiten du definizioa bektore-espazio topologikoki trinko batean balioak hartzen dituzten funtzioetarako. Ikusi Hildebrandt (1953)^[8] integralaren karakterizazio axiomatiko baterako.

Integrazio borneen alderantzikatze

a > b bada, orduan honako hau definitzen da:

${\displaystyle \int _{a}^{b}f(x)\,dx=-\int _{b}^{a}f(x)\,dx.}$

Horrek, a = b bada, honako hau dakar:

• Zero luze diren tarteen gaineko integralak. a zenbaki erreala bada, orduan:

${\displaystyle \int _{a}^{a}f(x)\,dx=0.}$

Batukortasuna

Bira [a,b] tartean jarraitua den f funtzioa eta ${\displaystyle c\in [a,b]}$ puntua. Orduan:

${\displaystyle \int _{a}^{b}f(x)dx=\int _{a}^{c}f(x)dx+\int _{c}^{b}f(x)dx}$

Aurreko propietatea aplikatzen badugu, honako hau izango dugu:

${\displaystyle {\begin{aligned}\int _{a}^{c}f(x)\,dx&{}=\int _{a}^{b}f(x)\,dx-\int _{c}^{b}f(x)\,dx\\&{}=\int _{a}^{b}f(x)\,dx+\int _{b}^{c}f(x)\,dx\end{aligned}}}$

ondo definituta geratzen da a, b, eta c elementuen edozein permutazio ziklikorako.

Batez bestekoaren teorema

${\displaystyle f:[a,b]\to \mathbb {R} \!}$ funtzio jarraitua bada, orduan existitzen da ${\displaystyle c\in (a,b)\!}$ non ${\displaystyle {{1} \over {b-a}}\int _{a}^{b}f(x)\,dx=f(c)\!}$ baita.

Desberdintzak integralekin

[a, b] tarte itxi eta bornatuan Riemannen zentzuan integragarriak diren funtzioetarako zenbait desberdintza betetzen dira. Beste integral nozioetara ere zabal daitezke (Lebesgue eta Daniell).

• Goiko eta beheko borneak. [a, b] tartean f funtzioa integragarria bada, orduan bornatua ere izango da tarte horretan. Hortaz, badaude bi zenbaki erreal m eta M zeinak m ≤ f (x) ≤ M diren [a, b] tarteko x guztietarako. f-ren goiko eta beheko batukariak ere [a, b] tartean bornatuak direnez gero, m(b − a)rako eta M(b − a)rako hurrenez hurren, honako hau ondorioztatzen dugu

${\displaystyle m(b-a)\leq \int _{a}^{b}f(x)\,dx\leq M(b-a).}$

• Monotonia (edo Konparazio-Teorema). Bira [a, b] tartean jarraituak diren f eta g funtzioak , non ${\displaystyle f(x)\leq g(x)}$ den, orduan:

${\displaystyle \int _{a}^{b}f(x)dx\leq \int _{a}^{b}g(x)dx}$

• Azpitarteak. [c, d] [a, b] tartearen azpitarte bat bada, eta emandako tarteetan f(x)≥ 0 bada, orduan:

${\displaystyle \int _{c}^{d}f(x)\,dx\leq \int _{a}^{b}f(x)\,dx.}$

• Balio absolutua. Teorema hau Konparazio-Teoremaren korolariotzat jo dezakegu. f funtzioa [a, b] tartean integragarria bada, orduan:

${\displaystyle \left|\int _{a}^{b}f(x)dx\right|\leq \int _{a}^{b}\left|f(x)\right|dx}$

• Biderketak eta berreketak. f eta g bi funtzio badira, orduan haien biderketa eta berreketa erabil ditzakegu:

${\displaystyle (fg)(x)=f(x)g(x),\;f^{2}(x)=(f(x))^{2},\;|f|(x)=|f(x)|.\,}$

f eta g integragarriak badira, orduan f ², g ², eta fg ere integragarriak izango dira, eta

${\displaystyle \left(\int _{a}^{b}(fg)(x)\,dx\right)^{2}\leq \left(\int _{a}^{b}f(x)^{2}\,dx\right)\left(\int _{a}^{b}g(x)^{2}\,dx\right).}$

Desberdintza hori Cauchy-Schwarzen desberdintza izenez ezagutzen da, eta funtsezkoa da Hilberten espazioen teorian, non eskuineko aldea ulertzen baita [a, b] tartean integragarriak diren f eta g bi funtzioren biderkadura eskalar gisa.

• Hölderen desberdintza. p eta q bi zenbaki erreal badira, 1 ≤ p, q ≤ ∞ non 1/p + 1/q = 1 den, eta f eta g bi funtzio Riemannen zentzuan integragarri, orduan |f|^p eta |g|^q funtzioak ere Riemannen zentzuan integragarriak dira eta Hölderen desberdintza betetzen dute:

${\displaystyle \left|\int f(x)g(x)\,dx\right|\leq \left(\int \left|f(x)\right|^{p}\,dx\right)^{1/p}\left(\int \left|g(x)\right|^{q}\,dx\right)^{1/q}.}$

p = q = 2 kasuan, Hölderen desberdintza Cauchy–Schwarzen desberdintza da.

• Minkowskiren desberdintza. p ≥ 1 zenbaki erreal bat bada, eta f eta g bi funtzio Riemannen zentzuan integragarri, orduan |f|^p, |g|^p eta |f + g|^p ere Riemannen zentzuan integragarriak dira eta Minkowskiren desberdintza betetzen dute:

${\displaystyle \left(\int \left|f(x)+g(x)\right|^{p}\,dx\right)^{1/p}\leq \left(\int \left|f(x)\right|^{p}\,dx\right)^{1/p}+\left(\int \left|g(x)\right|^{p}\,dx\right)^{1/p}.}$

Horren antzeko desberdintza bat erabiltzen da Lebesgueren integralerako, L^p espazioak eraikitzeko.

Ariketak

• Integralak
• Integral mugatua ebazteko ariketa.
• Integral mugatua selektibitateko ariketa.
• Integrala zatika definitu.
• Integral arrazionalak lantzeko ariketa.

Erreferentziak

1. Lur entziklopedietatik hartua.
2. Riemannen definizioa aplikatzen den funtzioen kasuetan, emaitzak bat datoz
3. Burton, David M. (2005). The History of Mathematics: An Introduction (6. ed.), McGraw-Hill, ikus 359. or., ISBN 978-0-07-305189-5
4. Leibniz, Gottfried Wilhelm (1899) (Gerhardt, Karl Immanuel, ed.). Der Briefwechsel von Gottfried Wilhelm Leibniz mit Mathematikern. Erster Band, Berlin: Mayer & Müller, 154. or.
5. Cajori, Florian (1929). A History Of Mathematical Notations, II. lib., Open Court Publishing, ikus 247.–252. or., ISBN 978-0-486-67766-8
6. Fourier, Jean Baptiste Joseph (1822). Théorie analytique de la chaleur, Chez Firmin Didot, père et fils, ikus §231. or.,
7. W3C (2006). Arabic mathematical notation
8. Hildebrandt, T. H. (1953). "Integration in abstract spaces", Bulletin of the American Mathematical Society 59(2): ikus 111.–139. or., ISSN 0273-0979

Bibliografia

• Apostol, Tom M.. (1967). Calculus, Vol. 1: One-Variable Calculus with an Introduction to Linear Algebra. (2. argitaraldia) John Wiley & Sons ISBN 978-0-471-00005-1..
• Bourbaki, Nicolas. (2004). Integration I. Springer ISBN 3-540-41129-1... III. eta IV. atalak bereziki
• Burton, David M.. (2005). The History of Mathematics: An Introduction. (6. argitaraldia) McGraw-Hill,  359 or. ISBN 978-0-07-305189-5..
• Cajori, Florian. (1929). A History Of Mathematical Notations II. Liburukia. Open Court Publishing, 247.–252 or. ISBN 978-0-486-67766-8..
• Dahlquist, Germund; Björck, Åke. (forthcoming). «Chapter 5: Numerical Integration» Numerical Methods in Scientific Computing. Philadelphia: SIAM.
• Folland, Gerald B.. (1984). Real Analysis: Modern Techniques and Their Applications. (1. argitaraldia) Wiley-Interscience ISBN 978-0-471-80958-6..
• Fourier, Jean Baptiste Joseph. (1822). Théorie analytique de la chaleur. Chez Firmin Didot, père et fils, §231 or..
  Ingelesezko bertsioan honela: Fourier, Joseph. (1878). The analytical theory of heat. Freeman, Alexander (trans.) Cambridge University Press,  200.–201 or..
• The Works of Archimedes. Dover ISBN 978-0-486-42084-4..
  (Jatorrizkoa University Press-ek argitaratua, 1897. urtean, J. L. Heiberg's Greek-en bertsio batean oinarrituta.)
• Hildebrandt, T. H.. (1953). «Integration in abstract spaces» Bulletin of the American Mathematical Society 592: 111.–139. ISSN 0273-0979..
• Kahaner, David; Moler, Cleve; Nash, Stephen. (1989). «Chapter 5: Numerical Quadrature» Numerical Methods and Software. Prentice-Hall ISBN 978-0-13-627258-8..
• Leibniz, Gottfried Wilhelm. (1899). Gerhardt, Karl Immanuel ed. Der Briefwechsel von Gottfried Wilhelm Leibniz mit Mathematikern. Erster Band. Berlin: Mayer & Müller.
• Miller, Jeff. Earliest Uses of Symbols of Calculus. .
• O’Connor, J. J.; Robertson, E. F.. (1996). A history of the calculus. .
• Rudin, Walter. (1987). «Chapter 1: Abstract Integration» Real and Complex Analysis. (International. argitaraldia) McGraw-Hill ISBN 978-0-07-100276-9..
• Saks, Stanisław. (1964). Theory of the integral. (English translation by L. C. Young. With two additional notes by Stefan Banach. 2. argitaraldia) New York: Dover.
• Stoer, Josef; Bulirsch, Roland. (2002). «Chapter 3: Topics in Integration» Introduction to Numerical Analysis. (3. argitaraldia) Springer-Verlag ISBN 978-0-387-95452-3...
• W3C. (2006). Arabic mathematical notation. .

Ikus, gainera

• Integralen zerrenda
• Integrazio-metodoak
• Zenbakizko integrazioa
• Deribatua
• Integralaren sinboloa
• Sinbolo matematikoen taula

Kanpo estekak

• The Integrator de Wolfram Research
• Function Calculator de WIMS
• P.S. Wang, Evaluation of Definite Integrals by Symbolic Manipulation (1972) - a cookbook of definite integral techniques
• Definite Integrals

Liburuak online

• Keisler, H. Jerome, Elementary Calculus: An Approach Using Infinitesimals, University of Wisconsin
• Stroyan, K.D., A Brief Introduction to Infinitesimal Calculus, University of Iowa
• Mauch, Sean, Sean's Applied Math Book, CIT, an online textbook that includes a complete introduction to calculus
• Crowell, Benjamin, Calculus, Fullerton College, an online textbook
• Garrett, Paul, Notes on First-Year Calculus
• Hussain, Faraz, Understanding Calculus, an online textbook
• Kowalk, W.P., Integration Theory, University of Oldenburg. A new concept to an old problem. Online textbook
• Sloughter, Dan, Difference Equations to Differential Equations, an introduction to calculus
• Kalkuluaren Wikiliburua
• Numerical Methods of Integration at Holistic Numerical Methods Institute
• P.S. Wang, Evaluation of Definite Integrals by Symbolic Manipulation (1972) - a cookbook of definite integral techniques

• Datuak: Q80091
• Multimedia: Integration (mathematics) / Q80091