математика

интеграл

Интеграл — это математический объект, обобщающий понятие площади под кривой.
6 формул

Описание

Определённый интеграл ∫ₐᵇ f(x)dx задаёт число — площадь криволинейной трапеции, ограниченной графиком f(x), осью x и вертикалями x=a и x=b. Он определяется как предел интегральных сумм Римана: Σ f(ξᵢ)Δxᵢ при стремлении максимальной длины отрезков разбиения к нулю. Неопределённый интеграл — семейство первообразных, т.е. функций F таких, что F'=f. Связь даёт формула Ньютона–Лейбница: ∫ₐᵇ f = F(b)−F(a).

История

Евдокс (ок. 370 до н.э.) и Архимед (287–212 до н.э.) использовали метод исчерпывания, античный аналог интегрирования. В XVII веке независимые работы Ньютона и Лейбница оформили интеграл как обращение дифференциала. Риман в 1854 году дал первое формальное определение, а в начале XX века Анри Лебег построил интеграл, основанный на мере, решив фундаментальные проблемы обмена пределов и интеграла.

Как это работает

Основная теорема исчисления: если f непрерывна на [a,b] и F — любая её первообразная, то ∫ₐᵇ f(x)dx = F(b)−F(a). Вычисление сводится к нахождению первообразной. Техники: замена переменной, интегрирование по частям (производная от произведения), разложение на простые дроби. Для сложных подынтегральных функций применяют численные методы (трапеций, Симпсона) или преобразования Фурье/Лапласа.

Где применяется

Расчёт пройденного пути по графику скорости, площади сложной фигуры, прогнозирование накопленной радиационной дозы в материалах — всё через интеграл.

Любопытный факт

Знак интеграла ∫ — стилизованная буква ſ (долгая s), от латинского summa, предложенная Лейбницем. В отличие от производной, интеграл сглаживает функцию: даже сильно изломанная кривая может иметь гладкую интегральную функцию.

Граф понятий →

Формулы

$$\cos i = \frac{b}{a}$$
Косинус угла наклона равен отношению малой оси к большой.
Что в формуле
iпеременнаяугол наклона орбитальной плоскости — inclination angle рад
bпеременнаямалая ось проекции орбиты — minor axis м
aпеременнаябольшая ось проекции орбиты — major axis м
cosоператоркосинус — cosine function
\cosi=\frac{b}{a} · 2607.05963
$$N = \left\lceil \frac{A}{a} \right\rceil$$
Число плиток, необходимое для покрытия площади.
Что в формуле
NпеременнаяНеобходимое число плиток — count
AпеременнаяОбщая площадь покрытия — площадь м²
aпеременнаяПлощадь одной плитки — площадь м²
⌈ ⌉операторОкругление вверх до ближайшего целого — ceiling function
n=\lceil\frac{δω_{90}}{ω_{fov}}\rceil · 2607.17284v1
$$T \approx \exp\left(-2\int_{z_1}^{z_2} \sqrt{\frac{2m}{\hbar^2}(V(z)-E)}\, dz\right)$$
Приближённая вероятность квантового туннелирования через барьер.
Что в формуле
Tпеременнаявероятность туннелирования — transmission probability
z1переменнаялевая точка поворота барьера — положение м
z2переменнаяправая точка поворота барьера — положение м
mпеременнаямасса туннелирующей частицы — масса кг
Vпеременнаяпотенциальная энергия как функция координаты — потенциальная энергия Дж
Eпеременнаяэнергия частицы — энергия Дж
ħконстантафундаментальный квант действия, делённый на 2π — приведённая постоянная Планка = 1.054571817e-34 Дж·с
∫операторсуммирует подынтегральное выражение по интервалу — интеграл
√операторберёт неотрицательный корень — квадратный корень
expоператорвозводит e в заданную степень — exponential
$$\int_{-\infty}^{\infty} \langle T_{\mu\nu} k^\mu k^\nu \rangle f(t) dt \ge -\frac{C}{t_0^4}$$
Отрицательный поток энергии ограничен квантовым неравенством.
Что в формуле
T_{\mu\nu}переменнаятензор энергии-импульса — stress energy tensor Дж/м³
k^\muпеременнаянулевой вектор — null vector
tпеременнаявременная координата — время с
f(t)переменнаяпробная функция — sampling function
Cпеременнаябезразмерная константа — dimensionless constant
t_0переменнаяхарактерное время — время с
\int_{-\infty}^{\infоператоринтегрирование по всему времени — интеграл
$$\mathrm{DM} = \int n_e \, dl$$
Интегральная плотность электронов вдоль луча зрения.
Что в формуле
DMпеременнаяМера дисперсии — мера дисперсии пк/см³
n_eпеременнаяОбъёмная плотность электронов — электронная плотность 1/м³
lпеременнаяДлина пути вдоль луча зрения — длина м
∫операторИнтегрирование вдоль луча зрения — интеграл
$$\kappa(\boldsymbol{\theta}) = \frac{3H_0^2\Omega_m}{2c^2} \int_0^{\chi} d\chi' \, \frac{q(\chi')}{a(\chi')} f_K(\chi') \delta(f_K(\chi')\boldsymbol{\theta}, \chi')$$
Сходимость — это взвешенный интеграл контраста плотности вдоль луча зрения.
Что в формуле
kappaпеременнаясходимость слабого линзирования — сходимость
thetaпеременнаяугловое положение на небе — angular position рад
chiпеременнаясопутствующее расстояние до источника — comoving distance м
chi'переменнаясопутствующее расстояние вдоль луча зрения — comoving distance м
qпеременнаяфункция эффективности линзирования — lensing efficiency
aпеременнаямасштабный фактор — масштабный фактор
f_Kпеременнаясопутствующее угловое диаметральное расстояние — comoving angular diameter distance м
deltaпеременнаяконтраст плотности вещества — контраст плотности
H_0константатекущая скорость расширения Вселенной — постоянная Хаббла = 2.2e-18 1/с
Omega_mконстантаотношение плотности вещества к критической плотности сегодня — matter density parameter = 0.315
cконстантаскорость света в вакууме — скорость света = 299792458 м/с
∫операторсуммирование по бесконечно малым элементам — интеграл

Статьи по теме · 3

Узкий лаз для тяжёлых интегралов
Многие передовые расчёты в физике упираются в каменную стену — их тормозит не недостаток идей, а арифметика. Речь об интегралах, которые выражают вероятность столкновения частиц или форму всплеска гравитационных волн. Чтобы получить число, эти интегралы нужно упростить — свести к горстке «мастер-интегралов», похожих на таблицу умножения.
Интегралы-призраки и ловкость вычитания
В сердце квантовой теории поля живут интегралы, похожие на мираж. В привычном четырёхмерном мире они строго равны нулю — тени, исчезающие при свете. Но стоит перейти в пространство с чуть сдвинутой размерностью (4 − 2ϵ), как эти «псевдоисчезающие» интегралы обретают плоть и начинают влиять на расчёты. Раньше с ними приходилось возиться отдельно, тратя силы на призраков.
Численные методы2026-02-121 минarXiv:2602.11849экспресс
Химия без подсказок: как из данных собрать механизм реакции
Когда химики видят, как меняются концентрации веществ, им нужно понять, какие реакции стоят за этими изменениями. Это похоже на попытку восстановить рецепт блюда по фотографиям тарелок в разные моменты трапезы. Раньше для этого часто использовали производные — мгновенные скорости изменения концентраций. Но производные очень чувствительны к шуму: небольшое дрожание данных превращается в ложные пики и провалы.