Teorema Fondamentale Calcolo Integrale
Enunciato
Sia f:[a,b]→R funzione integrabile in, x0∈[a,b], Sia: F(x)=∫x0xf(t)dt, allora:
- F è continua in [a,b]
- Se f continua in x∈(a,b),F derivabile in x
F′(t)=f(t)
Dimostrazione
Per semplicità x0=a, F(x)=∫axf(t)dt
- Fisso x∈[a,b], dimostriamo che F continua in x ovvero:
limx→xF(x)=F(X)⇐⇒limx→xF(x)−F(X)=0
Sappiamo che:
0≤∣F(x)−F(X)∣=∣∫axf(t)dt−∫xXf(t)dt∣
Se X<x:
⇒=∣∫aXf(t)dt+∫Xxf(t)dt−∫aXf(t)dt∣=∣∫Xxf(t)dt∣≤∫Xx∣f(t)∣dt≤∫XxMdt=M(x−x)
Dove abbiamo utilizzato prima le proprietà degli integrali, e poi visto che f è limitata esiste un massimo:
⇒0<∣F(x)−F(x)∣≤M(x−x)⇒∣F(x)−F(x)∣=0
- Ora supponiamo che f è continua in [a,b]. Fissiamo x∈[a,b], dimostriamo quindi che F′(x)=f(x)
Applichiamo la definizione di derivata a F(X), quindi:
x−xF(x)−f(X)=x−x1⋅[F(x)−F(x)]=x−x1⋅∫xxf(t)dt
Ora applichiamo il Teorema della Media:
∃Cx∈(x,x)∣x−x1⋅∫xxf(t)dt=f(x)
F′(x)=limx→xx−xF(x)−F(x)=limx→xf(Cc)=f(x)
Con Cx→x quando x→x