انٹیگرل
تکامل ریاضیات وچ اک اہم تصور اے جو تفرقی دے ہمراہ حسابان وچ اک اکبر عالج اے۔ حقیقی متغیر دی فنکشن f تے حقیقی لکیر اُتے وقفہ دتا ہو، تاں واضح تکامل
غیر رسمی طور اُتے xy-مسطح وچ اوہ مثبت/منفی نشانذدہ باقیماندہ علاقے دا رقبہ اے جو دالہ f دے گراف تے عمودی لکایر x = a تے x = b دے درمیان اے۔
اصطلاح | term |
---|---|
واضح |
definite |
تکامل دی اصطلاح توں مراد مشتق شکن F وی ہو سکدا اے جس دا مشتق دتی گئی فنکشن f اے۔ اس صورت وچ اسنوں غیرواضح تکامل کہندے نيں، جدوں کہ ایتھے اسيں واضح تکامل اُتے بحث کرن گے۔ کچھ لکھاری غیرواضح تکامل تے مشتقشکن وچ تمیز کردے نيں۔
تکامل دے اصول 17واں صدی دے آخر وچ لائبنز تے نیوٹن نے علاحدہ اپنے طور اُتے کلیات کیتے سن ۔ قضیہ بنیادی حسابان دے ذریعہ تکامل دا جوڑ تفرقی توں بندا اے: جے f اک استمری حقیقی-قدری فنکشن ہو جو بند وقفہ [a, b]
اُتے تعریف شدہ ہو، تاں جداں ہی f دا مشتقشکن F معلوم ہوئے گا، فنکشن f دا اس وقفہ اُتے تکامل ایويں دتا جائے گا:
تکامل تے مشتق آساسی اوزار بن گئے نيں حسابان دے تے انہاں دی سائنس تے ہندسہ وچ لاتعداد اطلاقیات نيں۔ تکامل دی بامشقت ریاضیاتی تعریف ریمان نے دتی۔ ایہ اک حدی طریقہ اے جس وچ منحنی لکیری علاقہ دا رقبہ تقرب کیتا جاندا اے، علاقے نوں پتلی عمودی سِلاں وچ توڑ کر۔ انیہويں صدی وچ تکامل دے زیادہ ثقیف تصورات ظاہر ہونا شروع ہوئے، جتھے فنکشن دی قسم تے جس ساحہ اُتے تکامل انجام دتا جائے نوں جامع بنایا گیا۔ اک لکیری تکامل دو یا تن متغیراں دی فنکشن دے لئی تعریف کیتا جاندا اے تے تکامل دے وقفہ [a, b] نوں مسطح یا فضاء وچ دو نقطاں نوں جوڑنے والی کسی خاص منحنی توں بدل دتا جاندا یے۔ سطح تکامل وچ منحنی دی جگہ سہ العباد فضاء وچ سطح دا ٹکرا بدیل کے دتا جاندا اے۔ تفرقی ہئیتاں دے تکامل تفرقی ہندسیہ وچ بنیادی کردار کھیلتے نيں۔ ایہ جامع شکلاں پہلے فزکس دی ضرورتاں پوری کرنے دے لئی اُبھراں تے ایہ کئی طبیعیاندی قوانین دی کلیات وچ اہم کردار ادا کردے نيں، نمایاں ً برقی حرکیات وچ ۔ تکامل دے کئی جدید تصورات نيں۔ انہاں وچ سب توں عام تکامل دا تصور تجریدی ریاضیاتی نظریہ اُتے اساس اے جسنوں لابیگ تکامل کہندے نيں تے جسنوں ہنری لابیگ نے ترقیآیا۔
تاریخ
[سودھو]پیش حسابان تکامل
[سودھو]تکامل نوں قدیم مصر تک (قریبا 1800 پہلے مسیح) تلاش کیتا جا سکدا اے۔ ماسکو ریاضی البَردی توں معلوم ہُندا اے کہ انہاں نوں اہرام دے حجم دا کلیہ دا علم سی ۔ سب توں پہلا نظامیاندی طریقہ رقبہ تے حجم نکالنے دے لئی شکلاں نوں لامتناہی تعداد وچ ایداں ٹکراں وچ توڑنا سی جنہاں دا رقبہ یا حجم معلوم ہُندا۔ اس طرح دے طریقے یونانیاں تے چینیاں نوں معلوم سن ۔[۱]
اس دے بعد اکبر قدم عراق وچ 11 واں صدی کےاسلامی ریاضیدان ابن الحیثم نے اپنی کتاب کتابِ بصریات وچ اٹھایا، جو ہن الحیثم مسئلہ کہلاندا اے، جس وچ درجہ چار دی مساوات بندی اے۔ اس مسئلہ دے حل دے دوران، اس نے تکامل انجام دتا تاکہ مکافی مجسم دا حجم کڈ سکے۔ ریاضیاتی تحریض دے استعمال توں اس نے چوتھے درجہ تک دے کثیر رقمی دے تکامل دا کلیہ اخذ کیتا۔[۲] چونکہ اوہ بصریات دی کتاب لکھ رہیا سی، نہ کہ ریاضی کی، اس لئی اس نے 4 توں زیادہ درجہ دے کثیر رقمی دا جامع نتیجہ تحریر نئيں کیتا، جس توں بعض مورخین نوں غلط فہمی ہوئی کہ الحیثم نوں ایہ نتیجہ معلوم نہ سی ۔
اگلی اہم پیش رفت 16واں صدی وچ ہوئی۔ کیوالیری نے method of indivisibles|لاتقیسمً دے طریقہ توں تے فرمے نے جدید حسابان دی بنیاد رکھنا شروع کيتی۔ 17واں صدی وچ بیرو تے تورسلی نے تکامل تے تفرق دے درمیان اتصال دی طرف اشارے کیتے۔
لائبنز تے نیوٹن
[سودھو]اگلی اہم پیش رفت 17واں صدی وچ لائبنز تے نیوٹن نے حسابان دا بنیادی قضیہ دریافت کر کے کيتی۔ ایہ قضیہ تکامل تے تفرق دے درمیان اتصال بیان کردا اے۔ ایہ اتصال تے نسبتاً آسان تفرق دے طرائق، دا استحصال کر کے تکامل دی حسابگری دی جا سکدی اے۔ خاصاً ایہ قضیہ سانوں مسائل دی بہت وسیع جماعت نوں حل کرنے دی اجازت دیندا اے۔ اس دے علاوہ انہاں اصحاب نے جامع ڈھانچہ ترقیایا۔ اسنوں صغاریہ حسابان دا ناں دتا گیا، جس توں فنکشن تے استمری ساحہ دا قطعی تحلیل ممکن ہويا۔ ایہ ڈھانچہ آخرکار جدید حسابان بن گیا تے تکامل دی علامت لائبنز دے کم توں لی گئی اے۔
اصطلاحیات تے علامات
[سودھو]جے کسی فنکشن دا تکامل ہو، تاں فنکشن نوں قابلِ تکامل اے۔ جس فنکشن دے لئی تکامل کمپیوٹر کیتا جائے اس فنکشن نوں متکامل کہندے نيں۔ جس علاقہ اُتے فنکشن دا تکامل کیتا جائے اس علاقہ نوں تکامل دا ساحہ کہندے نيں۔ جے تکامل دا ساحہ نہ دتا گیا ہو، تاں اسنوں غیرواضح تکامل کہندے نيں (جس دا ساحہ ہو اسنوں واضح تکامل سمجھو)۔ جامع طور اُتے متکامل اک توں زیادہ متغیراں دا فنکشن ہو سکدا اے تے تکامل دا ساحہ رقبہ، حجم یا بالا بُعد علاقہ وی ہو سکدا اے تے نوں تجریدی فضاء وی جس دی عام معناں وچ کوئی ہندسیاندی ساخت نہ ہوئے۔
سادہ ترین صورت، اک حقیقی متغیر x دی حقیقی-قدر فنکشن f، وقفہ [a, b]
پر، ایويں تعبیر کيتی جاندی اے
نشان ∫ نمائندگی کردا اے تکامل کی؛ a زیراں حد اے تے b بالائی حد تکامل کی؛ فنکشن f متکامل اے، جس دی تقویم کرنا اے جدوں x وقفہ [a, b]
اُتے تبدیل ہُندا اے ؛ تے dx تکامل دا متغیر اے۔ صحیح ریاضیاتی علامت وچ متکامل تے dx دے درمیان وقفہ ڈالا جاندا اے (جداں کہ دکھایا گیا اے )۔
نظریہ دے مطابق تکامل دے متغیر dx دی تفسیر مختلف ہُندی اے۔ مثلاً، اسنوں سمجھیا جا سکدا اے محض علامت جس توں مراد اے x تکامل دا اخرس متغیر اے، ریمان حاصل جمع وچ وزون دا عکس، ناپ (لابیگ تکامل وچ )، صغاریہ (غیر -معیاری تحلیل وچ ) یا آزاد ریاضیاتی مقدار: تفرقی ہئیت۔
تعارف
[سودھو]تکامل کئی ممارسی صورت حالاں وچ ظاہر ہُندا اے۔ اک تالاب نوں دیکھو۔ جے ایہ مستطیل اے، تاں اوہدی لمبائی، چوڑائی تے گہرائی توں اسنوں پوار بھرنے دے لئی درکار پانی دا حجم جبر کیتا جا سکدا اے، اوہدی سطح دا رقبہ کڈیا جا سکدا اے (اسنوں ڈھانپنے دے لئی) تے اس دے کناراں دی لمبائی (اس دے گرد رسی لگانے دے لئی)۔ مگر جے ایہ بیضوی ہو گولی پیندے دے نال، تاں انہاں تمام مقداراں دے لئی تکامل نوں پکارنا پڑے گا۔ ہو سکدا اے کہ ممارسی تقرب کافی ہو، مگر قطعی ہندسیہ دے لئی انہاں عناصر دی صحیح تے بامشقت اقدار چاہیے ہُندیاں نيں۔
شروع کرنے دے لئی، اس منحنی y = f(x)
نوں دیکھو جو x = 0
تے x = 1
دے درمیان اے تے فرض کرو کہ f(x) = √x
اے۔
- دالہ f دے تھلے کتنا رقبہ اے، 0 توں 1 تک وقفہ وچ ؟
تے اس (حالے نامعلوم) رقبہ نوں f دا تکامل کہوئے۔ اس تکامل دی علامت ایہ ہوئے گی
پہلے تقرب دے طور اُتے اکائی مربع اُتے نظر ڈالو جس دی اطراف x = 0
توں x = 1
تک تے y = f(0) = 0
توں y = f(1) = 1
تک نيں۔ اس دا مربع قطعی 1 اے۔ تکامل دی سچی قدر اس توں کچھ کم ہوئے گی۔ تقربی مستطیلاں دی چوڑائی کم کر کے بہتر نتیجہ دے گا؛ تاں وقفہ نوں پنج قدماں وچ طے کرو، تقربی نقطے 0، 1⁄5، 2⁄5 تے اس طرح 1 تک۔ ہر قدم اُتے اک ڈبہ بٹھاؤ جس دی اونچائی منحنی دا سجے والا کونا ہو، چنانچہ
√2⁄5
، √1⁄5
تے اس طرح √1 = 1
تک۔ انہاں مستطیلاں دے رقبہ نوں جمع کر کے، سانوں تکامل دا بہتر تقرب ملدا اے، ناماً
غور کرو کہ اسيں متناہی تعداد وچ f دی اقدار بہ ضرب "اگلے دو تقربی نقطاں دا فرق" دا حاصل جمع لے رہے نيں۔ اسيں دیکھ سکدے نيں کہ تقرب ہن وی کافی زیادہ اے۔ زیادہ قدم استعمال کر کے تقرب بہتر ہوئے گی مگر قطعی نئيں ہوئے گی: پنج قدماں نوں بارہ توں بدل کے سانوں رقبہ تقرب 0.6203 ملدا اے جو بہت کم اے۔ کلیدی خیال ایہ اے کہ تقرب دے متناہی فرق ضرب متعلقہ فنکشن اقدار توں لامتناہی باریک دی طرف جایا جائے یا صغاریہ قدم۔
تکامل دی حقیقی حسابگری دے لئی حسابان دا بنیادی قضیہ استعمال ہُندا اے، جو تفرقی تے تکامل دے درمیان بنیادی ربط اے۔ مربع جذر فنکشن f(x) = x1/2
اُتے اطلاق دے لئی ایہ کہندا اے کہ اس دا مشتق شکن F(x) = 2⁄3x3/2
لو تے سادہ F(1) − F(0)=2/3
تکامل دے جواب دے طور اُتے لے لو، جتھے 0 تے 1 تکامل دے وقفہ [0,1]
دی سرحداں نيں۔ منحنی دے تھلے قطعی رقبہ ایويں رسمی طور اُتے کمپیوٹر کیتا جاندا اے:
علامت (لمبا s جس توں مراد انگریزی 'sum' لفظ اے )
تکامل نوں بطور وزونی حاصل جمع بھانپتی اے، فنکشن f(x)
دی اقدار، بضرب صغاریہ قدم چوڑائی جسنوں تفریقیے کہندے نيں تے dx دی علامت توں لکھدے نيں۔ ضرب دی علامت نئيں لکھی جاندتی۔
تکامل دی تعریف نوں بامشقت بنانے دے لئی ریمان نے اسنوں بطور وزونی حاصل جمع دی حد تعریف کیتا، اس طرح dx توں مراد فرق (قدم دی چوڑائی) دی حد اے۔
اصطلاح | term |
---|---|
تتمہ |
tag |
رسمی تعاریف
[سودھو]تکامل دی رسمی تعریف دے کئی طرائق نيں، جو سب مطابقت نئيں۔ کچھ خاص صورتاں اک تعریف دے تحت قابل تکامل ہاں مگر دوسری دے نئيں۔ عام استعمال کیتی تعاریف ریمان تکامل تے لابیگ تکامل نيں۔
ریمان تکامل
[سودھو]ریمان تکامل نوں فنکشن دے رحمان حاصل جمع بلحاظ وقفہ دے تتمہ-ائی بٹوارہ دے معناں وچ تعریف کیتا حاندا اے۔ چلو [a,b]
حقیقی لکیر دا بند وقفہ ہو؛ فیر اس وقفہ [a,b]
دا تتمہ-ائی بٹوارہ اک متناہی متوالیہ اے
اس وقفہ [a,b]
نوں n ذیلی-وقفاں [xi−1, xi]
وچ تقسیم کردا اے جنہاں دی فہرست i توں ظاہر کیتی گئی اے تے انہاں وچوں ہر نوں اک ممتاز نقطہ ti ∈ [xi−1, xi]
توں 'تتمہ' کیتا گیا اے۔ فنکشن f دا ریمان حاصلجمع بلحاظ تمتہ بٹوارہ ایويں تعریف ہُندا اے:
چنانچہ حاصل جمع دی ہر اصطلاح رقبہ اے مستطیل دا جس دی اُونچائی فنکشن دی ممتاز نقطہ اُتے قدر دے برابر اے تے چوڑائی اس ذیلی-وقفہ دی چوڑائی اے۔ چلو Δi = xi−xi−1
ذیلی-وقفہ i دی چوڑائی ہو؛ اس تتمہ بٹوارہ دا شیکہ انہاں وچوں سب توں چوڑے ذیلی-وقفہ دی چوڑائی اے، maxi=1…n Δi
۔ فنکشن f دا وقفہ [a,b]
اُتے ریمان تکامل برابر اے S دے جے
- تمام ε > 0 دے لئی ایسا δ > 0 وجود رکھدا ہو کہ، وقفہ
[a,b]
دے کسی وی تتمہ بٹوارہ جس دا شیکہ δ توں کم ہو، ساڈے پاس ہو
خواص
[سودھو]لکیری
[سودھو]- بند وقفہ
[a, b]
اُتے قابلِ ریمان تکامل فنکشنات دا مجموعہ سمتیہ فضا بناندا اے، عالجہات نقطہ وار جمع تے عددیہ توں ضرب دے تحت۔ تکامل دے عالجہ دے تحت
لکیری دالہرا اے اس سمتیہ فضاء پر۔ چنانچہ، اول، قابلِ تکامل فنکشنات دا مجموعہ بند اے لکیری تولیف دے تحت؛ تے، دوم، لکیری تولیف دا تکامل لکیری تولیف اے تکاملات کا،
تکامل دے لئی نامساوات
[سودھو]بند تے محیط وقفہ [a, b]
اُتے قابلِ ریمان تکامل دالہات دے لئی متعدد نامساوات سی متی نيں۔
- بالا تے زیراں حدود۔ وقفہ
[a, b]
اُتے قابلِ تکامل فنکشن لازماً اس وقفہ اُتے محدود ہوئے گی۔ چنانچہ حقیقی اعداد m تے M ہون گے تانکہm ≤ f (x) ≤ M
تمام دے لئی۔ چونکہ وقفہ[a, b]
اُتے f دے نچلے تے اوپرلے حاصل جمع بالترتیبm(b − a)
تےM(b − a)
توں محدود ہون گے، اس توں ایہ معلوم ہُندا اے کہ
- دالہات دے درمیان نامساوات۔ جے وقفہ
[a, b]
وچ تمام x دے لئیf(x) ≤ g(x)
ہو، تاں فنکشن f دا اوپرلا تے نچلا حاصل جمع کم ہوئے گا بالترتیب g دے اوپرلے تے نچلے حاصل جمع توں، چنانچہ
- ذیلی وقفے۔ جے
[c, d]
ذیلی وقفہ ہو وقفہ[a, b]
دا تےf(x)
غیر -منفی ہو تمام x دے لئی، تو
- حاصل ضرب تے دالہات دی مطلق قدراں۔ جے f تے g دو فنکشنات نيں، تاں اسيں انہاں دے نقطہ وار حاصل ضرب، طاقتاں تے مطلق قدراں نوں ملاحظہ کر سکدے نيں:
جے f وقفہ [a, b]
اُتے قابلِ ریمان تکامل ہو تاں ایہ |f| دے لئی وی سچ ہوئے گا تے:
علاوہ ازاں، جے f تے g دونے قابلِ ریمان تکامل ہاں تاں g 2، f 2 تے fg وی قابلِ ریمان تکامل ہون گے تے
- یہ نامساوات، جسنوں کاشی شوارز نامساوات کہے نيں، نظریہ ہلبرٹ فضاء وچ اہم کردار ادا کردی اے، چہاں کبھے ہتھ طرف دی وقفہ
[a, b]
اُتے دو مربع-قابلِ تکامل دالہات f تے g دے اندرونی حاصل ضرب دے طور اُتے تشریح کيتی جاندی اے۔
- منکاؤسکی نامساوات۔ فرض کرو کہ
p ≥ 1
حقیقی عدد اے تے f تے g قابلِ ریمان تکامل فنکشن نيں۔ تاں فیر|g|p
،|f|p
تے|f + g|p
بھی قابلِ ریمان تکامل ہون گے تے درجِ ذیل منکاوسکی نامساوات ٹھیرے گی:
رواج
[سودھو]اس قطعہ وچ f حقیقی عدد-قدر قابلِ ریمان تکامل دالہ اے۔
وقفہ [a, b]
اُتے تکامل
متعرف اے جے a < b
ہوئے۔ اس دا مطلب اے کہ f دے اوپرلے تے نچلے حاصل جمع بٹوارہ a = x0 ≤ x1 ≤ . . . ≤ xn = b
جس دی اقدار xi
ودھ رہی نيں، اُتے تقویم کیتے جاندے نيں۔ ہندساتی معنی ایہ کہ تکامل "کبھے توں سجے" چلدا اے، وقفات [x i , x i +1]
اُتے f دی تقویم کيتی جاندی اے جتھے فہرست وچ وڈا وقفہ فہرست وچ چھوٹے وقفہ دے سجے طرف پيا ہُندا اے۔ وقفہ دے کنارے a تے b نوں f دی تکامل دی حداں کہیا جاندا اے۔
جے a > b
ہو فیر وی تکامل تعریف کیتا جا سکدا اے:
- تکامل دی حداں نوں پلٹنا۔ جے
a > b
ہو تاں تعریف کرو
جے a=b
ہو تاں ایہ متقاضی کردا اے
- صفر لمبائی دے وقفہ اُتے تکامل۔ جے a حقیقی عدد ہو تو
- تکامل دے وقفات دی جمعائی۔ جے وقفہ
[a, b]
دا عُنصر c ہو، تو
E=mc2
پنجابی ویکیپیڈیا اُتے ریاضی مساوات نوں کھبے توں سجے LTR پڑھو ریاضی علامات
وکیمیڈیا کامنز چ مورتاں: انٹیگرل |