6.7 Vybrané aplikace integrálního počtu




Plocha pod grafem funkce
Délka oblouku grafu funkce
Délka parametricky zadané křivky
Objem rotačních těles
Povrch rotačních těles
Hmotnost nekonečně tenké tyče
Těžiště nekonečně tenké tyče
Hmotnost nekonečně tenkého vlákna
Těžiště nekonečně tenkého vlákna
Práce síly na přímé dráze
Práce síly na zakřivené dráze


V matematice, ale zejména v přírodních a technických vědách, existuje nepřeberné množství problémů, kdy je nutné tím či oním způsobem použít výsledků integrálního počtu. V této kapitole uvádíme stručný přehled těch nejběžnějších aplikací určitých integrálů v geometrii a fyzice.

Při řešení jednotlivých konkrétních úloh využijeme vždy elementárních znalostí (např. toho, že umíme vypočítat plochu obdélníka, délku úsečky, objem válce, povrch rotačního komolého kužele, hmotnost úsečky s konstantní lineární hustotou, práci konstantní síly na přímočaré dráze atd.) Postup při řešení složitějších úloh je pak následující:

·    obecný problém převedeme na řešení některé z uvedených elementárních úloh a získáme tak zpravidla přibližné vyjádření obecného vztahu ve tvaru Riemannovy sumy pro nějaký určitý integrál,
·    dále budeme předpokládat, že takto získaná Riemannova suma konverguje ke svému integrálu, který pak již snadno zapíšeme, užijeme-li definice uvedené zde.

Upozorňujeme čtenáře, že v zájmu zachování jednoduchosti a názornosti jsou níže naznačené výpočty pouze orientační a nelze je v žádném případě považovat za důkazy uvedených vzorců. Zájemce o podrobnosti odkazujeme na kteroukoliv učebnici integrálního počtu, např. na učebnici Havlíčkovu [2] či Jarníkovu [4].