TÍCH PHÂN HÀM MỘT , , BIẾN & ỨNG DỤNG...06/10/2017 1 BàigiảngToánCao cấp1...
Transcript of TÍCH PHÂN HÀM MỘT , , BIẾN & ỨNG DỤNG...06/10/2017 1 BàigiảngToánCao cấp1...
06/10/2017
1
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
TÍCH PHÂN HÀM MỘT BIẾN & ỨNG DỤNG
CHƯƠNG 4
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Định nghĩa nguyên hàm
• Định nghĩa: Cho hàm f(x) liên tục trên (a,b). Ta nói F(x)là một nguyên hàm của f(x) trên (a,b) nếu:
• Ví dụ:
, ,F x f x x a b
laø moät nguyeân haøm cuûa
treân
laø moät nguyeân haøm cuûa a treân R.
2tan 1 tan
\ 2 12
lnx x
x x
R n
a a
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Tích phân bất định
• Tích phân bất định của hàm f(x) ký hiệu:
• Được xác định như sau:
• F(x) là một nguyên hàm của f(x).
• C: hằng số tùy ý.
f x dx
f x dx F x C
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Tính chất
)
) .
)
i f x dx f x
ii k f x dx k f x dx
iii f x g x dx f x dx g x dx
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Công thức nguyên hàm cơ bản
1. 2.
3. 4.
5. 6.x x
k dx x dx
dx dx
xx
a dx e dx
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Ví dụ
• Tính các tích phân sau
2 1
2
2 1. . 3
1
3 1.
x xxa dx b e e dx
x x
x xc dx
x
06/10/2017
2
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Ví dụ
• Tính các tích phân sau
3 4
2 5
. cos 2 . 2 1
. 1 .
a x x dx b x dx
c x x dx
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Ví dụ
• Tính các tích phân sau
2 1
2
2
0 01 2
2 20 2
) 4 )1
) )1 1
xa x dx b dx
x
dx dxc d
x x x
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Ví dụ
• Tính các tích phân sau
) ln ) 2 1 sin
) cos ) arctan
a x xdx b x xdx
c x xdx d x xdx
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Tích phân hàm mũ
• Công thức:
• Ví dụ. Tính các tích phân sau:
1
x x
ax b ax b
u u
i e dx e C
ii e dx e Ca
iii e du e C
4
02
4 3
0
) 3 ) 4
) )D a .
x x
I
x Tx
a A e dx b B e x dx
c C xe dx d e dx
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Ví dụ
• Tìm phương trình đường cong y=y(x) biết nó điqua điểm (1;0) và:
• Đáp án:
3xdye
dx
3 22 xy e e
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Ví dụ
1. Tìm phương trình đường cong y=y(x) đi quađiểm (2;5) và có hệ số góc là dy/dx=2x tại mọiđiểm.
2. Giả sử hàm chi phí biên để sản xuất x đơn vịsản phẩm cho bởi: C’(x)=0,3x2+2x. Biết chi phícố định là 2000$. Hãy tìm hàm chi phí C(x) vàtính chi phí để sản xuất ra 20 sản phẩm.
06/10/2017
3
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Ví dụ
• Một đài phát thanh vệ tinh đang đưa ra một chiếndịch quảng cáo tích cực để tăng số lượng ngườinghe hàng ngày.
• Hiện tại đài phát thanh có 27.000 người nghe 1ngày và nhà quản lý mong muốn số lượng ngườinghe, S(t), tăng lên với tốc độ tăng trưởng là:S’(t)=60t1/2 người mỗi ngày.
• Trong đó t là số lượng của ngày kể từ khi bắt đầuchiến dịch.
• Chiến dịch kết thúc khi nào biết rằng đài phátthanh muốn số lượng người nghe hàng ngày tănglên đến 41.000 người.
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Ví dụ
• Bộ phận nghiên cứu thị trường của một chuỗi siêuthị xác định rằng, đối với một cửa hàng, giá biên tếp’(x) ứng với nhu cầu x tuýp kem đánh răng mỗituần cho bởi:
• Hãy tìm phương trình đường cầu biết rằng khi giálà 4,35$/tuýp thì nhu cầu hàng tuần là 50 tuýp.
• Hãy xác định nhu cầu khi giá của một tuýp là 3,89$
• Đáp số:
0,01' 0, 015 xp x e
0,011, 5 3, 44xp x e
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Phương trình vi phân
• Tăng trưởng giới hạn
• Tăng trưởng không giới hạn
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Phương trình vi phân
• Khái niệm
• Nghiệm của PTVP là hàm số???
2 0,01
2
6 4 ' 400
" ' 5 2
xdyx x y e
dxdy dy
ky y xy x xydx dx
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Phương trình vi phân• Bài toán lãi kép liên tục
• Gọi P là số tiền đầu tư ban đầu
• A là số tiền có được sau thời gian t
• Giả sử tốc độ tăng trưởng của số tiền A tại thời điểm tbất kỳ tỷ lệ thuận với số tiền hiện tại trong khoảng thờigian đó.
• Ta có mô hình:
• R: hằng số phù hợp
. 0 , 0dA
r A A P A Pdt
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Phương trình vi phân• Ta có mô hình:
• Mặt khác:
• Ta có được công thức tính lãi kép liên tục với lãi suất rvà t là thời gian đầu tư.
1 1.
1ln .rt C
dA dA dAr A r dt rdt
dt A dt A dt
dA rt A rt C A t e eA
00 . .r C rtA e e P A t P e
06/10/2017
4
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Luật tăng trưởng theo hàm mũ
• Định lý. Nếu��
��= �� và �(0) = �0 thì � = �0���
• Trong đó:
• Q0: khối lượng tại t=0
• r>0: tốc độ tăng trưởng tương đối
• t: thời gian
• Q: khối lượng tại thời điểm t
• Chú ý. Nếu r<0 ta có luật phân rã theo hàm mũ
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Phân rã phóng xạ
• Năm 1946, Willard Libby (người sau này nhận được giảiNobel Hóa học) nhận thấy rằng nếu cây hoặc động vật cònsống, chất phóng xạ cacbon-14 vẫn được giữ ở mức khôngđổi trong mô của nó.
• Tuy nhiên, khi thực vật hoặc động vật chết, carbon-14 sẽgiảm đi do sự phân rã phóng xạ với tỷ lệ tương ứng vớilượng hiện có. Tốc độ phân rã là 0,0001238
• Ví dụ. Một mảnh xương người được tìm thấy tại một địađiểm khảo cổ ở Châu Phi. Nếu 10% lượng chất phóng xạcacbon-14 ban đầu có mặt, hãy ước lượng tuổi của xương(làm tròn đến 100 năm).
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Tăng trưởng giới hạn
• Trong học tập kỹ năng (bơi, đánh máy …) taluôn giả sử có một mức kỹ năng tối đa có thểđạt được M.
• Tốc độ phát triển kỹ năng y tỷ lệ thuận với hiệucủa mức kỹ năng đã đạt được y và mức tối đaM.
• Ta có mô hình
0 0dy
k M y ydt
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Tăng trưởng giới hạn
• Một cách tương tự ta có:
1 kty M e
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Ví dụ
• Đối với một người học bơi, khoảng cách (m) màngười đó có thể bơi trong 1 phút sau t giờ luyệntập được xấp xỉ bởi:
• Tốc độ phát triển sau 10 giờ luyện tập là?
• Đ/S: 1,34m cho mỗi giờ luyện tập
0,0450 1 ty e
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
So sánh tăng trưởng mũ
06/10/2017
5
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Tích phân xác định
• Diện tích dưới đườngcong
• Diện tích phần hình đượctô màu là bao nhiêu?
• Tính xấp xỉ bằng tổngdiện tích hình chữ nhật
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Diện tích dưới đường cong• Tổng bên trái - Left Sum
• Tổng bên phải – Right Sum
• Ta có: 11,5=L4<Area<R4=17,5
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Nhận xét
• Chia đoạn [1;5] thành16 đoạn ta có:
• Chia thành 100 đoạn tacó:
100 10014, 214 14, 545L Area R
16 1613, 59 15, 09L Area R
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Đánh giá sai số
• Sai số của xấp xỉ: chênh lệch giữa giá trị thực tếvà giá trị xấp xỉ
• Không thể tính được cụ thể nhưng có thể đánhgiá được nó.
• Ví dụ. Nếu ta xấp xỉ diện tích cần tính bằng L16
thì sai số tối đa bao nhiêu?
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Định lý
• Cho hàm số f(x)>0, đơn điệu trên đoạn [a,b]
• Chia đoạn [a;b] thành n đoạn bằng nhau.
• Lấy Ln hoặc Rn để xấp xỉ diện tích bị chặn bởihàm f, trục 0x và 2 đường thẳng x=a; x=b
• Chặn trên của sai số là:
.b a
f b f an
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Ví dụ
• Cho hàm số � � = 9 − 0,25�2
• Ta cần tính diện tích hình dưới f(x) từ x=2 đếnx=5.
• A) Vẽ đồ thị hàm số trong khoảng [0;6] và vẽcác hcn trái, phải trong đoạn [2;5] với n=6
• B) Tính L6; R6 và sai số khi xấp xỉ
• C) Để sai số xấp xỉ không quá 0,05 thì n tốithiểu là bao nhiêu?
06/10/2017
6
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Tổng tích phân
• Cho hàm số f(x) xác định trên [a;b]
• Chia đoạn [a;b] thành n đoạn bằng nhau với cácđiểm chia như sau:
• Khi này:0 1 2
...n
a x x x x b
0 1 1 11
1 21
. . ... . .
. . ... . .
n
n n kkn
n n kk
L f x x f x x f x x f x x
R f x x f x x f x x f x x
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Tổng Riemann
• Ta có:
• ck là điểm thuộc các khoảng [xk-1;xk]
1 21
. . ... . .n
n n kk
S f c x f c x f c x f c x
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Một số tổng quan trọng
1 1 1
1 1 1 1 1 1
2
1 12
3
1
) . )
) )
1 1 2 1) )
2 6
1)
2
n n n
i ii i in n n n n n
i i i i i i i ii i i i i i
n n
i i
n
i
a C n C b Ca C a
c a b a b d a b a b
n n n n ne i f i
n ng i
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Ví dụ
• Tính tổng Riemann cho hàm số � � = �3 − 6�trên đoạn [0;3] với n=6 và ck là điểm biên bênphải của mỗi đoạn.
• Lập tổng Riemann cho hàm số trên trongtrường hợp tổng quát và tính giới hạn của tổngđó khi n∞
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Tích phân xác định
• Định lý. Nếu f là hàm số liên tục trên đoạn [a,b]khi này tổng Riemann trên đoạn [a,b] có giớihạn hữu hạn I khi �
∞
• Giới hạn này được gọi là tích phân xác định củahàm số f(x) trên đoạn [a,b]
• Ký hiệu:
b
a
I f x dx
1
limb n
knka
f x dx f c x
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Tích phân xác định
1
n
ki
f c x
b ax
n
06/10/2017
7
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Ý nghĩa hình học
• Là tổng tích lũy của các diện tích đại số giữa đồthị hàm f, trục Ox và 2 đường thẳng x=a, x=b.
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Tích phân xác định• Tích phân xác định của hàm f từ a đến b là:
(nếu giới hạn này tồn tại).
• Khi đó ta nói hàm f khả tích trên [a,b].
• Một số chú ý.
1
limb n
knia
f x dx f c x
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Chú ý
: daáu tích phaân : haøm laáy tích phaân
: caùc caän laáy tích phaân : bieán ñoäc laäp .
Tích phaân laø moät soá, khoâng phuï thuoäc vaøo .
Toång Riemann: *
1
,b
ab b b
a a an
ii
f x
a b dx x
f x dx x
f x dx f t dt f r dr
f x x
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Ví dụ• Tính tích phân:
• Chia đoạn [a;b] thành n đoạn bằng nhau
• Lập tổng tích phân với ck là các điểm bên phải.
• Ta có:
b
x
a
e dxb a
x hn
2 .
1 1.
1 .
. . ...
1. e 1 ... .
1
n na h a h a n h
ki i
n hn ha h h a h
h
f c x f a i h h h e e e
eS h e e e h
e
. . 11
a h b a
h
hS e e
e
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Ví dụ• Cho n tiến đến vô cùng ta có:
• Như vậy:
0
. . 11
1
a h b a
h
n a b a b a
h
hS e e
eS e e e e
b
x b a
a
e dx e e
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Ví dụ 2
• Tính diện tích miền có diện tích bằng giới hạndưới đây (không tính giới hạn)
10
1
1
2 2) lim 5
) lim tan4 4
n
ni
n
ni
ia
n n
ib
n n
06/10/2017
8
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Ví dụ
• Biểu diễn tích phân sau dưới dạng tổngRiemann. Không tính giới hạn
6 10
52 1
106
0 2
) ) 4ln1
) sin 5 )
xa dx b x x dx
x
c xdx a x dx
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Ví dụ
• Biểu diễn tổng sau dưới dạng tích phân xácđịnh trên khoảng cho trước.
2
1
1
2
1
2 5* *
1
) lim ln 1 , 2; 6
cos) lim , ; 2
) lim 2 , 1; 8
) lim 4 3 6 , 0; 2
n
i inin
i
ni in
i inin
i ini
a x x x
xb x
x
c c c x
d x x x
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Tính chất cơ bản
Cho f và g là hai hàm khả tích trên [a;b] khi đó:
• Hàm (α.f+β.g) cũng khả tích trên [a;b]
• Hàm f.g cũng khả tích trên [a;b]
( ) ( ) ( ) ( )b b b
a a a
f x g x dx f x dx g x dx
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Tính chất
• Tính chất cộng. Cho ba đoạn [a,b]; [a;c] và [c;b].Nếu f(x) khả tích trên đoạn lớn nhất thì nó cũngkhả tích trên các đoạn còn lại và:
• Tính khả tích và giá trị của tích phân không thayđổi nếu ta thay đổi giá trị hàm số tại một sốhữu hạn điểm.
( ) ( ) ( )b c b
a a c
f x dx f x dx f x dx
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Tính chấtCho hàm f(x) khả tích trên đoạn [a;b]. Ta có:
Hệ quả:
) 0 ; 0
) 0 ; 0
) ;
b
a
b
a
b b
a a
i f x x a b f x dx
ii f x x a b f x dx
iii f x g x x a b f x dx g x dx
b b
a a
f x dx f x dx
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Tính chất
• Nếu
• thì:
• Ví dụ. Chứng minh rằng:
, ,m f x M x a b
b
a
m b a f x dx M b a
21
0
11xe dx
e
06/10/2017
9
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Định lý giá trị trung bình
• Giả sử f(x) khả tích trên [a;b] và giả sử:
• Khi này tồn tại µ sao cho
• Và:
• Hệ quả. Nếu f liên tục trên [a;b] thì tồn tại c thuộc[a;b] sao cho:
min maxm f M f m M
.b
a
f x dx b a
.b
a
f x dx f c b a
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Công thức đạo hàm theo cận trên
• Cho hàm f(x) khả tích trên [a;b]. Với a<x<b đặt:
• Nếu f(x) liên tục trên [a;b] thì:
• Hàm �(�) liên tục trên [a;b]
x
a
x f t dt
x f x
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Chứng minh
• Ta có:
• Mặt khác:
• Vậy:
x h x x h
a a x
x h x f t dt f t dt f t dt
. ;x h
x
f t dt f c h h c h x x h
0
.h
f c h hx h xf c h f x
h h
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Công thức Newton - Leibnitz
• Định lý. Cho f liên tục trên [a;b] và F(x) là mộtnguyên hàm của f(x) thì:
• Tại sao lại thế???
b
b
aa
f x dx F b F a F x
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Ví dụ
• Tính chính xác diện tích dưới đường cong y=1-x2, giữa x=0,5 và x=1 và trục Ox.
• Giải.
• Ta có:
11 3
2
0,5 0,5
3 3
13
1 0, 51 0, 5 0, 2083333 3
xS x dx x
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Ví dụ
• Tính chính xác diện tích dưới đường congy=x2+1, giữa x=0 và x=4 và trục Ox.
• Giải.
• Ta có:
44 3
2
0 03 3
13
4 0 764 0
3 3 3
xS x dx x
06/10/2017
10
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Tích phân hàm đối xứng
• Cho f liên tục trên [-a; a].
i) Neáu f laø haøm chaün thì:
ii) Neáu f laø haøm leû thì:0
2
0
a a
a
a
a
f x dx f x dx
f x f
f x f x
f x dx
x
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Một số ứng dụng của tích phân
• Tính chiều dài của một cung
• Diện tích hình phẳng
• Thể tích khối tròn xoay
• Giá trị trung bình của hàm số
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Chiều dài của cung
• Định lý. Nếu f’(x) liên tục trên [a,b] thì chiều dàicủa dây cung y=f(x) trên đoạn [a,b] là:
• Ví dụ. Tìm độ dài cung của y2=x3 từ điểm (1;1)đến điểm (4;8)
2
1 'b
a
L f x dx
180 10 13 13
27L
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Chiều dài của cung
• Định lý. Nếu đường cong có phương trình dạngx=g(y) và g’(y) liên tục trên [c,d] thì chiều dàicủa đường cong trên đoạn [c,d] là:
• Ví dụ. Tìm độ dài cung của y2=x từ điểm (0;0)đến điểm (1;1)
2
1 g'd
c
L y dy
ln 5 25
2 4L
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
• Xung quanh Ox nếu y=f(x) có dấu tùy ý
• Xung quanh Oy nếu x=g(y) có dấu tùy ý
Diện tích mặt tròn xoay
2
2 1 'b
a
A f x f x dx
2
2 1 'd
c
A g y g y dy
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Ví dụ
1) Tính diện tích mặt tạo nên khi xoay đườngparabol y=x2 từ điểm (1;1) đến (2;4)
• A) Quanh trục Oy.
• B) Quanh trục Ox
2) Tính diện tích của mặt cầu bán kính R
06/10/2017
11
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Giá trị trung bình của hàm số
• Cho hàm số f(x) liên tục trên đoạn [a,b]
• Giá trị trung bình của hàm f là:
1
b
a
f x dxb a
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Ví dụ
• 1) Tìm giá trị trung bình của hàm f(x)=x-3x2 trênđoạn [-1;2]
• 2) Cho hàm cầu như sau:
• Hãy tìm giá trung bình (theo $) theo lượng cầutrong đoạn [40, 60]
• Đáp số: 1) -5/2 2) 8,55$.
1 0,05100 QP D Q e
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Ứng dụng tích phân trong kinh tế
• Tìm hàm khi biết hàm cận biên. Giả sử tìm hàmchi phí, hàm doanh thu.
• Xác định quỹ vốn K(t) khi biết hàm đầu tư I(t)
• Thặng dư tiêu dùng và thặng dư sản xuất
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Ứng dụng tích phân trong kinh tế
• Giả sử ở mỗi mức sản lượng Q, chi phí cận biênlà:
• Tìm hàm chi phí biết chi phí cố định là C0=200.
290 120 27MC Q Q Q
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Ứng dụng tích phân trong kinh tế
• Giả sử ở mỗi mức sản lượng Q, chi phí cận biênlà:
• Giả sử Q=1 thì chi phí là 60. Tìm hàm chi phí.
2 350 18 45 4MC Q Q Q Q
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Ứng dụng tích phân trong kinh tế
• Giả sử ở mỗi mức sản lượng Q, doanh thu cậnbiên là:
• Giả sử Q=1 thì R=37. Tìm doanh thu và hàm giátheo sản lượng.
23 8 30MR Q Q Q
06/10/2017
12
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Ứng dụng tích phân trong kinh tế
• Cho biết doanh thu cận biên ở mỗi mức giá p là:
• Giả sử P=10 (ngàn đồng/sản phẩm) thì R=10,4(triệu đồng). Tìm doanh thu và hàm sản lượngtheo giá.
3 24 3 24 15MR P P P P
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Tích phân trong phân tích kinh tế
• Ví dụ 1. Cho hàm chi phí cận biên ở mỗi mứcsản lượng Q là MC=8e0,2Q và chi phí cố định làFC=50. Xác định hàm tổng chi phí và chi phí khảbiến
• Ví dụ 2. Cho hàm doanh thu cận biên ở mỗimức sản lượng Q là MR=50-2Q-3Q2. Xác địnhhàm tổng doanh thu.
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Xác định quỹ vốn
• Giả sử lượng đầu tư I (tốc độ bổ sung quỹ vốn) và quỹvốn K là hàm theo biến thời gian t.
• Ta có: I=I(t); K=K(t)
• Giữa quỹ vốn và đầu tư có quan hệ: (lượng đầu tư tạithời điểm t biểu thị tốc độ tăng quỹ vốn tại thời điểmđó)
I(t)=K’(t)
• Vậy nếu biết hàm đầu tư I(t) thì ta xác định hàm quỹvốn như sau:
K t K t dt I t dt Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Tích phân trong phân tích kinh tế
• Ví dụ 3. Cho hàm đầu tư I(t)=3t1/2 (nghìn đô lamột tháng) và quỹ vốn tại thời điểm t=1 làK(1)=10 (nghìn đô la). Hãy xác định hàm quỹvốn K(t) và lượng vốn tích lũy được từ tháng 4đến tháng 9
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Thặng dư tiêu dùng
• Thặng dư tiêu dùng đo lường phúc lợi kinh tế củangười mua.
• Thặng dư sản xuất đo lường phúc lợi kinh tế của ngườibán.
• Mức sẵn lòng trả là mức giá tối đa mà người mua chấpnhận mua sản phẩm.
• Đây là mức giá trị mà người mua đánh giá một sảnphẩm hay dịch vụ,
• Thặng dư tiêu dùng là mức sẵn lòng trả của người muatrừ đi mức giá mà họ thực sự trả.
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Thặng dư tiêu dùng
• Consumer’s Surplus
• Nếu (� �; � �) là điểm trên đường cầup=D(x) khi này thặng dư tiêu dùng CS tại mức giá � � là:
• CS thể hiện tổng tiết kiệm của ngườitiêu dùng sẵn sàng trả mức giá lớnhơn � �cho sản phẩm nhưng vẫn muađược sản phẩm ở mức giá � � .
0
x
CS D x p dx
0
1
0
.
.
x
Q
CS D x dx x p
CS D Q dQ Q P
06/10/2017
13
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Thặng dư sản xuất
• Producer’s Surplus
• Thặng dư sản xuất là mức giá người bán đượctrả trừ đi chi phí cho sản phẩm.
• Đây là lợi ích của người bán khi tham gia thịtrường.
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Thặng dư sản xuất
• Producer’s Surplus
• Nếu (� �; � �) là điểm trên đường cungp=D(x) khi này thặng dư sản xuất PS tại mức giá � � là:
• PS thể hiện tổng tăng thêm của nhàsản xuất sẵn sàng cung cấp sản phẩmở mức giá thấp hơn � � nhưng vẫn bánđược sản phẩm ở mức giá � � .
0
x
PS p S x dx
0
1
0
.
.
x
Q
PS x p S x dx
PS Q P S Q dQ
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Thặng dư tiêu dùng và sản xuất khi cân bằng thị trường
Producersurplus
Consumersurplus
Price
0 Quantity
Equilibriumprice
Equilibriumquantity
Supply
Demand
A
C
B
D
E
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Ví dụ
• Cho các hàm cung và hàm cầu:
• Hãy tính thặng dư của nhà sản xuất và thặngdư của người tiêu dùng.
2 1 ; 43 2.S DQ P Q P
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Ví dụ
• Sản lượng cân bằng �� là nghiệm của pt:
• Thặng dư của nhà sản xuất:
• Thặng dư người tiêu dùng:
1 1 3( ) ( )
18
QD Q S Q
P
3
2
0
18.3 1 2 27PS Q dQ
3
2
0
43 2 18.3CS Q dQ
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Ví dụ1) Tìm thặng dư tiêu dùng tại mức giá 8$ biết hàm cầu
đảo có phương trình:
2) Tìm thặng dư sản xuất tại mức giá 20$ biết hàm cungđảo có phương trình:
3) Tìm mức giá cân bằng và tìm thặng dư tiêu dùng,thặng dư sản xuất tại mức giá tiêu dùng nếu biết:
1 20 0,05P D Q Q
1 22 0,0002P S Q Q
1 1 220 0,05 ; 2 0,0002D Q Q S Q Q
06/10/2017
14
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Dòng thu nhập liên tục
• Continuous Income Stream
• Cho f(t) là tốc độ của một dòng thu nhập liên tục, khiđó tổng thu nhập thu về trong khoảng thời gian từ ađến b là:
b
a
Total Income f t dt
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
FV của dòng thu nhập liên tục
• Theo công thức lãi kép liên tục:
• Nếu dòng thu nhập liên tục được đầu tư với mức lãisuất r, ghép lãi liên tục thì giá trị tương lai của dòngthu nhập liên tục này sau T năm là???
• Chú ý.
– Trong công thức lãi kép liên tục thì P là cố định
– Chỉ tính cho một khoản đầu tư P duy nhất
– Làm sao tính tổng thu nhập cho một dòng thu nhập liên tục.
rtA Pe
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
FV của dòng thu nhập liên tục
• Nếu f(t) là tốc độ dòng thu nhập đều liên tục.
• Giả sử thu nhập được đầu tư liên tục với mứclãi suất r, ghép lãi liên tục.
• Khi này, giá trị tương lai của cả dòng thu nhậpsau T năm đầu tư là:
0 0
T Tr T t rT rtFV f t e dt e f t e dt
Bài giảng Toán Cao cấp 1 Nguyễn Văn Tiến
Ví dụ• Tốc độ biến thiên lợi nhuận thu về từ một máy bán hàng
tự động cho bởi:
• Trong đó t (năm) là thời gian tính từ thời điểm lắp máy.• A) Tìm tổng lợi nhuận nhập của máy sau 5 năm tính từ
khi lắp đặt.• B) Giả sử lợi nhuận của máy được đầu tư liên tục với lãi
suất 12%. Tính giá trị tương lai của tổng lợi nhuận củamáy sau 5 năm.
• C) Tìm tổng lãi thu về của dòng lợi nhuận của máy sau 5năm đầu tư.
0,045000 tf t e