- •Розділ 4. Диференціальне числення функції багатьох змінних
- •1. Основні поняття
- •2. Границя і неперервність
- •3. Частинні похідні функції
- •4. Повний диференціал
- •5. Похідна функції за даним напрямком. Градієнт
- •6. Частинні похідні і диференціали вищих порядків
- •7. Локальний екстремум функції багатьох змінних
- •8. Неявно задані функції
- •9. Умовний екстремум
- •10. Найбільше і найменше значення функції в області
- •11. Метод найменших квадратів
- •12. Економічні задачі
- •Розділ 5. Інтегральне числення функції однієї змінної
- •1. Первісна і невизначений інтеграл
- •2. Основні властивості невизначеного інтеграла
- •3. Таблиця невизначених інтегралів
- •4. Основні методи інтегрування
- •Безпосереднє інтегрування.
- •Заміна змінної при інтегруванні.
- •Інтегрування раціональних дробів.
- •Інтегрування ірраціональних функцій.
- •Інтегрування трансцендентних функцій.
- •5. Поняття визначеного інтегралу
- •6. Геометричний зміст визначеного інтеграла
- •7. Економічний зміст визначеного інтеграла
- •8. Властивості визначеного інтеграла
- •11) Теорема про середнє значення інтегралу.
- •9. Формула Ньютона–Лейбніца
- •10. Заміна змінної у визначеному інтегралі
- •11. Інтегрування частинами у визначеному інтегралі
- •12. Невласні інтеграли
- •Невласні інтеграли з нескінченними границями інтегрування.
- •Невласні інтеграли від необмежених функцій.
- •13. Наближене обчислення визначених інтегралів
- •Спосіб прямокутників.
- •Спосіб трапецій.
- •Спосіб парабол.
- •14. Застосування інтеграла в геометричних задачах Площа в декартовій системі координат.
- •Площа в полярній системі координат.
- •Довжина дуги.
- •15. Застосування інтеграла в задачах економіки
- •Додаткова вигода чи лишок виробника (продавця).
- •Знаходження капіталу (основних фондів) за відомими чистими інвестиціями.
- •Обернена задача для знаходження вартості ануїтету (регулярних платежів) щодо неперервних відсотків.
Площа в полярній системі координат.
Рис.
5.16.
Обчислимо наближено диференціал як головну частину приросту при , прийнявши його за площу кругового сектора радіуса з центральним кутом . Тоді: . Інтегруючи одержимо
, (5.50)
де – рівняння заданої лінії.
Рис.
5.17.
Розв’язання. Згідно з формулою (5.50) маємо
.Отже, .
Довжина дуги.
Рис. 5.18.
Відомо, що довжина нескінченно малої дуги і стягуючої її хорди є еквівалентними нескінченно малими величинами. Замінимо довжину дуги довжиною відрізка прямої , що з'єднує точки і .
За теоремою Піфагора .
Якщо , то , . Тоді:
, (5.51)
де – рівняння лінії, що задає дугу. Проінтегрувавши, одержимо
. (5.52)
Приклад 5.41. Обчислити довжину кривої від її вершини до точки .
Розв’язання. Тут . Застосовуючи формулу (5.52), одержуємо
.
Нехай лінія задана параметричними рівняннями
,
Тоді справедлива формула
. (5.53)
Приклад 5.42. Обчислити довжину кола
Розв’язання. Оскільки , , то:
.
Якщо ж лінія задана в полярній системі координат рівнянням , де , то за допомогою формул переходу до декартових координат , , прийнявши за параметр, формулу (5.53) можна перетворити до виду:
. (5.54)
15. Застосування інтеграла в задачах економіки
Розглянемо декілька задач, які часто зустрічаються в економічних додатках в ринковій економіці.
Лишок або додаткова вигода споживача (покупця).
Розглянемо криву попиту деякого товару, задану як і показану на рис. 5.19.
Тут – рівноважна ціна, а – реалізована за цією ціною кількість товару. Оскільки на кривій попиту – це ціна одиниці товару, то загальна сума грошей, що витрачена споживачами на придбання кількості товару буде, очевидно, складати .
Припустимо, що товар у кількості не одразу весь потрапляє на ринок, а подається невеличкими партіями, що дорівнюють . Це досить поширена тактика реалізації товару. Мета продавця достатньо прозора: підтримати ціну на товар вище рівноважної. Дійсно, після першої партії товару його кількість на ринку буде
.
Ціну, що відповідає цій кількості товару, знаходимо з кривої попиту
.
Рис. 5.19.
Якщо припускатимемо значення мале, то можна вважати, що вся партія товару реалізується за ціною , а витрати споживачів на цю партію товару становлять .
Після цього на ринок подається друга партія товару, також рівна . Однак зараз загальна кількість товару, що потрапила на ринок, буде
.
Відповідна ціна також знаходиться з кривої попиту
.
Можна вважати, що друга партія товару буде реалізована за ціною , а витрати споживачів становлять .
Цей процес можна продовжувати до тих пір, доки не отримаємо
.
Для того, щоб точно попасти в точку необхідно, очевидно, вибрати
.
Реалізація -ї, останньої партії товару буде проводитись за ціною
,
тобто за рівноважною ціною. Витрати ж споживачів на цю останню партію товару становитимуть
.
Загальні ж витрати споживачів на всю кількість товару будуть
.
Сказане вище представлено на рис. 5.20.
Рис. 5.20.
Із рис. 5.20 видно, що загальні витрати споживачів дорівнюють сумі площ прямокутників, а це, в свою чергу, наближено дорівнюватиме визначеному інтегралу.
.
Якщо число буде як завгодно великим, а значення відповідно як завгодно малим, то наближена рівність перетвориться у точну. Таким чином, сумарні витрати споживачів при продажу товару партіями , коли ці партії будуть як завгодно малі, дорівнюватимуть площі криволінійної трапеції між точками 0 і .
За означенням приймається, що лишок споживача – це різниця між гіпотетичними витратами споживачів, що могли б бути, і реальними витратами за умов ринку, рівними . Якщо позначити додаткову вигоду для споживача через , то
.
Геометричну інтерпретацію наведеного означення зображено на рис. 5.21.
Рис. 5.21.