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].