Восстановление границы интегрирования при разбиении отрезка на участки — рабочий лист для 11 класса
Содержание статьи5 разделов
Начните с неверного решения
Ученик получил ∫₀¹¹ h(x) dx = 3 − 2 + 6 + 4 = 11. Поясните, какой знак он потерял. Затем восстановите неизвестные границы t по суммам интегралов. В этой карточке t выбирается только из узлов разбиения {0; 2; 5; 9; 11}; иначе заданных данных недостаточно, чтобы искать t внутри участков.
Известны интегралы одной интегрируемой функции h по соседним отрезкам: ∫₀² h = 3; ∫₂⁵ h = −2; ∫₅⁹ h = 6; ∫₉¹¹ h = −4. Это не значит, что h постоянна: известны только суммарные значения интегралов.
| Участок | Интеграл по участку | Накопленная сумма от 0 |
|---|---|---|
| [0;2] | 3 | 3 |
| [2;5] | −2 | 1 |
| [5;9] | 6 | 7 |
| [9;11] | −4 | 3 |
Пять типичных ошибок — найдите и исправьте
- Ученик сложил 3−2+6+4 и получил 11. Найдите ∫₀¹¹ h и укажите ошибку.
- Ученик считает: ∫₀⁹ h = 3−2−6 = −5. Исправьте знак третьего слагаемого.
- Ученик решил ∫₂ᵗ h = 4 и написал t=5. Проверьте вычислением и восстановите t.
- Ученик заявил, что из ∫₀ᵗ h = 3 следует единственное t=2. Проверьте все узлы.
- Ученик получил ∫₉² h = +4. Исправьте направление и проверьте по сумме от 2 до 9.
Самостоятельная серия: восстановите границу
Во всех оставшихся заданиях ответом может быть несколько узлов. Не подставляйте неуказанные точки: значение интеграла внутри каждого отрезка пока неизвестно.
- Восстановите t по условию ∫₀ᵗ h = 1.
- Определите t, если ∫₀ᵗ h = 7.
- Назовите все t из заданных узлов, если ∫₀ᵗ h = 3.
- Восстановите t из условия ∫₂ᵗ h = −2.
- Найдите t, при котором ∫₅ᵗ h = 6.
- Известно ∫₉ᵗ h = −4. Перечислите все подходящие узловые значения t.
- Какая граница t даёт ∫₀ᵗ h = 0?
- Найдите t из условия ∫₅ᵗ h = 2.
- Если ∫ᵗ⁹ h = 6, чему равна граница t?
- Если ∫ᵗ⁹ h = 4, восстановите t.
- Определите все t, при которых ∫ᵗ¹¹ h = 0.
Ключ и объяснение ошибок
- № 1. Правильно 3: 3−2+6−4=3. Последний интеграл равен −4, знак менять нельзя.
- № 2. Правильно 7: 3−2+6=7; значение участка [5;9] положительное.
- № 3. При t=5 ∫₂⁵ h=−2, а не 4. При t=9 получим −2+6=4, значит t=9.
- № 4. Подходят t=2 и t=11: накопленные суммы в этих узлах совпадают и равны 3.
- № 5. От 2 до 9 сумма −2+6=4, значит ∫₉² h=−4. Перестановка пределов меняет знак.
- № 6. t=5: накопленный интеграл от 0 равен 1.
- № 7. t=9: 3−2+6=7.
- № 8. t=2 или t=11: оба узла дают сумму 3.
- № 9. t=5: ∫₂⁵ h=−2.
- № 10. t=9: известный интеграл ∫₅⁹ h=6.
- № 11. t=2 или t=11: ∫₉² h=−(−2+6)=−4 и ∫₉¹¹ h=−4.
- № 12. t=0: ∫₀⁰ h=0; другие узлы дают 3, 1, 7 и 3.
- № 13. t=11: 6+(−4)=2 на участках [5;9] и [9;11].
- № 14. t=5: ∫₅⁹ h=6.
- № 15. t=2: ∫₂⁹ h=−2+6=4.
- № 16. t=2 или t=11: ∫₂¹¹ h=−2+6−4=0 и ∫₁₁¹¹ h=0.
Взаимная проверка
Составьте накопленные суммы от 0 к каждому узлу: 0, 3, 1, 7, 3. Тогда любой интеграл от a до b равен разности накопленных сумм F(b)−F(a). Сверьте по этой формуле номера 3, 6, 11 и 16: результат должен совпасть со сложением значений по соседним участкам.
Если у двух разных узлов одна накопленная сумма, то обратная задача восстановления границы неоднозначна. Это происходит в № 4 и № 8 не из-за ошибки вычисления, а из-за возврата накопленной суммы к прежнему уровню. Для единственности потребовалось бы дополнительное ограничение на t.
Критерий для учителя: засчитывается не только найденный узел, но и объяснение через сумму участков либо разность накопленных значений. В № 11 и № 16 один узел недостаточен: полным ответом является пара. Такой случай особенно полезен при диагностике механического решения без проверки других границ.
Сохраните материал или отправьте тому, кому он пригодится.
