המשפט היסודי של החשבון האינטגרלי
תוכן עניינים
המשפט
תהי מוגדרת, חסומה ואינטגרבילית ב-. נגדיר גם: . אזי מתקיים:
א) רציפה.
ב) לכל שבו רציפה, גזירה ו- .
ג) אם רציפה בכל , ו- פונקציה קדומה של , מתקיימת נוסחת ניוטון-לייבניץ: .
הוכחה
סעיף א'
נקח כלשהו ו- "קטן" כך ש-. לפי הגדרה: ולכן
. נתון ש- חסומה, נגיד .
לכן מתקיים .
כעת נשאיף את , אגף ימין שואף ל-0 . לכן:
ומכך נובע ש:
ולכן מתקיים תנאי הרציפות,
.
סעיף ב'
כאן מניחים ש- רציפה בנקודה כלשהי. אנחנו צריכים להוכיח כי קיימת ושווה ל- . נחזור לפונקציה . בעצם, אנחנו צריכים להוכיח כאן שכאשר , מתקיים בהכרח:
טענה: נוכיח כי .
נעיר קודם כל כי מתקיים ע"פ סעיף 6 במשפט 1: ולכן .
כעת נראה כי הביטוי מתאפס:
יהי . כיון ש- רציפה, קיים כך שאם אז . כעת נניח , לכן לכל t כזה: כך ש-.
מכאן ש-
אבל ולכן
.
ולכן הגבול אכן שואף ל- , מה שמעיד על כך שאגף ימין שואף ל- , ולכן, אגף שמאל גם שואף ל- , מכאן נובע .
סעיף ג'
ידוע כי רציפה על כל , ולכן ע"פ סעיף ב', פונקציה קדומה של . נתון גם כי פונקציה קדומה של , ולכן ע"פ המשפט הראשון של אינפי 2 מתקיים עבור כלשהו.
לכן:
ולכן בסך הכל :.