Una partición
P
{\displaystyle P}
de un intervalo cerrado y acotado
[
a
,
b
]
{\displaystyle [a,b]}
es una función
x
:
{
0
,
…
,
n
}
⟶
[
a
,
b
]
{\displaystyle x:\{0,\dots ,n\}\longrightarrow [a,b]}
tal que
x
{\displaystyle x}
es creciente con
n
≥
2
{\displaystyle n\geq 2}
,
x
(
0
)
=
a
{\displaystyle x(0)=a}
y
x
(
n
)
=
b
{\displaystyle x(n)=b}
, comúnmente escribiremos
P
=
{
x
o
=
a
,
x
1
,
…
,
x
n
−
1
,
x
n
=
b
}
{\displaystyle P=\{x_{o}=a,x_{1},\dots ,x_{n-1},x_{n}=b\}}
. El conjunto de todas las particiones del intervalo
[
a
,
b
]
{\displaystyle [a,b]}
es denotado por
P
(
[
a
,
b
]
)
{\displaystyle {\mathcal {P}}([a,b])}
.
Sea
f
:
[
a
,
b
]
⟶
R
{\displaystyle f:[a,b]\longrightarrow \mathbb {R} }
acotada,
P
∈
P
(
[
a
,
b
]
)
{\displaystyle P\in {\mathcal {P}}([a,b])}
digamos
P
=
{
x
o
=
a
,
x
1
,
…
,
x
n
−
1
,
x
n
=
b
}
{\displaystyle P=\{x_{o}=a,x_{1},\dots ,x_{n-1},x_{n}=b\}}
,
M
i
=
sup
f
(
[
x
i
−
1
,
x
i
]
)
,
i
=
1
,
…
,
n
{\displaystyle M_{i}=\sup f([x_{i-1},x_{i}]),i=1,\dots ,n}
e
m
i
=
inf
f
(
[
x
i
−
1
,
x
i
]
)
,
i
=
1
,
…
,
n
{\displaystyle m_{i}=\inf f([x_{i-1},x_{i}]),i=1,\dots ,n}
.
La suma superior de Riemman de la función
f
{\displaystyle f}
, asociada a la partición
P
{\displaystyle P}
es
U
(
P
,
f
)
=
∑
i
=
1
n
M
i
Δ
x
i
{\displaystyle U(P,f)=\sum _{i=1}^{n}M_{i}\Delta x_{i}}
Donde
Δ
x
i
=
x
i
−
x
i
−
1
,
i
=
1
,
…
,
n
{\displaystyle \Delta x_{i}=x_{i}-x_{i-1},i=1,\dots ,n}
La suma superior de Riemman de la función
f
{\displaystyle f}
, asociada a la partición
P
{\displaystyle P}
es
L
(
P
,
f
)
=
∑
i
=
1
n
m
i
Δ
x
i
{\displaystyle L(P,f)=\sum _{i=1}^{n}m_{i}\Delta x_{i}}
Donde
Δ
x
i
=
x
i
−
x
i
−
1
,
i
=
1
,
…
,
n
{\displaystyle \Delta x_{i}=x_{i}-x_{i-1},i=1,\dots ,n}
Integrales Superiore e Inferior de Riemann
editar
Sea
f
:
[
a
,
b
]
⟶
R
{\displaystyle f:[a,b]\longrightarrow \mathbb {R} }
acotada definimos:
La integral superior de Riemann de
f
{\displaystyle f}
en
[
a
,
b
]
{\displaystyle [a,b]}
por:
∫
a
b
^
f
=
i
n
f
{
U
(
P
,
f
)
:
P
∈
P
(
[
a
,
b
]
)
}
{\displaystyle \int _{a}^{\hat {b}}f=inf\{U(P,f):P\in {\mathcal {P}}([a,b])\}}
La integral inferior de Riemann de
f
{\displaystyle f}
en
[
a
,
b
]
{\displaystyle [a,b]}
por:
∫
a
b
f
=
s
u
p
{
L
(
P
,
f
)
:
P
∈
P
(
[
a
,
b
]
)
}
{\displaystyle \int _{a}^{b}f=sup\{L(P,f):P\in {\mathcal {P}}([a,b])\}}
Diremos que
f
:
[
a
,
b
]
⟶
R
{\displaystyle f:[a,b]\longrightarrow \mathbb {R} }
acotada, es integrable Riemann en
[
a
,
b
]
{\displaystyle [a,b]}
, si su intregal superior e inferior coinciden, en cuyo caso al valor en común se le llamara la integral de Riemman de
f
{\displaystyle f}
en
[
a
,
b
]
{\displaystyle [a,b]}
(se escribira
f
∈
R
(
[
a
,
b
]
)
{\displaystyle f\in {\mathcal {R}}([a,b])}
, para denotar que la función es intregrable Riemann en dicho intervalo), es decir:
i
n
f
{
U
(
P
,
f
)
:
P
∈
P
(
[
a
,
b
]
)
}
=
s
u
p
{
L
(
P
,
f
)
:
P
∈
P
(
[
a
,
b
]
)
}
{\displaystyle inf\{U(P,f):P\in {\mathcal {P}}([a,b])\}=sup\{L(P,f):P\in {\mathcal {P}}([a,b])\}}