Пригородный автобус едет часть пути по городу и часть пути по автостраде. По городу автобус двигается со скоростью x км/ч, а по автостраде — у км/ч. По городу он двигается 1 ч, а по автостраде 2 часа а) Сколько километров автобус проедет по городу? б) Сколько километров автобус проедет по автостраде? в) Чему равен весь путь автобуса? г) На сколько больше километров автобус проехал по автостраде, чем по городу?

Т.к. sin(x) - непрерывная функция, она интегрируема, и можно выбирать любое разбиение с любыми точками на нем. Разобьем [a,b] на n равных частей и возьмем значения функции в левых точках получившихся отрезков:
∑ sin(a + k*(b-a)/n) * (b-a)/n, где k = 0 .. n-1

Далее преобразуем слагаемые в разности косинусов:
sin(a + k*(b-a)/n) = sin(a + k*(b-a)/n) * sin( (b-a)/2n ) / sin( (b-a)/2n ) = 1/(2sin((b-a)/2n)) * [cos(a + (k-1/2)*(b-a)/n) - cos(a + (k+1/2)*(b-a)/n)]

Здесь были применены формулы
cos(x+y) = cos(x)cos(y) - sin(x)sin(y)
cos(x-y) = cos(x)cos(y) + sin(x)sin(y)
Тогда sin(x)sin(y) = 1/2 (cos(x-y) - cos(x+y))
Где x = a + k*(b-a)/n, y = (b-a)/2n

y было выбрано так, чтобы все косинусы, кроме крайних, попадали в сумму с разными знаками и сокращались.

Исходная сумма ∑ sin(a + k*(b-a)/n) * (b-a)/n преобразуется к виду
(b-a)/n * 1/(2sin( (b-a)/2n )) * ∑ [cos(a + (k-1/2)*(b-a)/n) - cos(a + (k+1/2)*(b-a)/n)], k = 0 .. n-1

Т.к. cos(a + (k + 1/2) * (b-a)/n) = cos(a + ((k+1)-1/2) * (b-a)/n), соответствующие слагаемые в сумме сокращаются, как и рассчитывалось. Т.е.

∑ [cos(a + (k-1/2)*(b-a)/n) - cos(a + (k+1/2)*(b-a)/n)] = cos(a - 1/2 (b-a)/n) - cos(a + (n - 1/2)*(b-a)/n)

При n ⇒ ∞, это выражение стремится к cos(a) - cos(b)

Что касается коэффициента (b-a)/n * 1/(2sin( (b-a)/2n )) перед суммой, при n ⇒ ∞ синус стремится к своему аргументу, т.е. (b-a)/n * 1/(2sin( (b-a)/2n )) ⇒ (b-a)/n * 1/(2 * (b-a)/2n)) = 1

Т.е. сумма стремится cos(a) - cos(b) при n ⇒ ∞, причем этот предел по определению и является искомым определенным интегралом (диаметр разбиения (b-a)/n стремится к 0)

Пусть скорость течения реки х км/ч

Тогда собственная скорость катера 4х

Время, которое катер плыл против течения до встречи с плотом, примем за у.

 S = v t, где S - расстояние, v - скорость, t -время. 

До встречи с плотом катер проплыл против течения и у(4х-х)=3ху
а плот за то же время

ху

Расстояние от А до В равно

3ху + ху=4ху

По терчению от  места встречи с плотом до пункта В катер плыл со скоростью

4х+х=5х и  затратил

3ху:5х= 3/5 у часов или 0,6 у  часов

За это же время плот проплыл 0,6 ху

Всего с момента отправления из пункта А до времени прибытия катера в В плот пройдет

ху+0,6 ху=1, 6 ху

 

Это расстояние составляет от всего расстояния от А до В

1,6ху:4ху=0.4 часть или  2/5

ответ: К моменту возвращения катера в пункт В плот пройдет 2/5 пути от А до В.