Lihat sumber Integral

{{Short description|Operasi dalam kalkulus}}
{{About|konsep integral tentu dalam kalkulus|integral taktentu|antiturunan|himpunan bilangan|bilangan bulat|Penggunaan lain|Integral (disambiguasi)}}
[[Berkas:Integral_example.svg|al=Definite integral example|jmpl|300x300px|Integral tentu dari suatu fungsi dapat diartikan sebagai [[luas bertanda]] dari daerah yang dibatasi oleh kurva fungsi tersebut dan sumbu horizontal. Pada grafik di atas sebagai contoh, integral dari <math>f(x)</math> adalah luas berwarna biru (+) dikurangi oleh luas berwarna kuning (-).]]
{{Calculus|Integral}}
Dalam [[matematika]], '''integral''' adalah versi kontinu dari konsep [[penjumlahan]], yang digunakan untuk menghitung [[luas]], [[volume]], dan banyak perumumannya. Integrasi atau mengintegralkan, yakni proses menghitung suatu integral, adalah salah satu dari dua operasi penting dalam [[kalkulus]];<ref group="lower-alpha">Kalkulus integral adalah salah satu cabang matematika yang terkenal sehingga memiliki banyak sumber bacaan dan referensi. Lihat {{Harvnb|Apostol|1967}} dan {{Harvnb|Anton|Bivens|Davis|2016}}, sebagai contoh.</ref> operasi yang lain adalah [[turunan]]. Integrasi awalnya digunakan untuk menyelesaikan masalah dalam matematika dan [[fisika]], seperti menghitung luas daerah dibawah suatu kurva atau menentukan besar perpindahan objek dari kecepatannya. Penggunaan integrasi selanjutnya meluas ke banyak bidang keilmuan.

'''Integral tentu''' dari fungsi <math>f</math> menghitung [[luas bertanda]] dari daerah pada bidang yang dibatasi oleh [[Grafik fungsi|kurva]] fungsi tersebut di antara dua titik di garis horizontal. Berdasarkan konvensi, luas daerah yang berada di atas garis horizontal memiliki luas yang bernilai positif, sedangkan yang berada di bawah memiliki luas negatif. Integral juga mencakup konsep [[antiturunan]], yakni suatu fungsi yang turunannya adalah fungsi <math>f</math>; dalam hal ini, suatu fungsi tersebut disebut ''integral taktentu''. [[Teorema dasar kalkulus]] memberikan hubungan antara integral tentu dengan [[turunan]], dan cara menghitung integral tentu dari suatu fungsi yang antiturunannya diketahui; turunan dan integral adalah [[Fungsi invers|operasi yang saling berkebalikan]].

Walaupun cara menghitung luas dan volume sudah diketahui sejak [[Matematika Yunani|jaman Yunani kuno]], prinsip dari integrasi baru dirumuskan secara terpisah oleh [[Isaac Newton]] dan [[Gottfried Wilhelm Leibniz]] pada akhir abad ke-17. Keduanya menganggap luas daerah dibawah kurva sebagai penjumlahan takhingga dari persegi-persegi panjang dengan lebar [[infinitesimal]] (takhingga kecilnya). [[Bernhard Riemann]] kemudian memberikan definisi cermat (''rigorous'') dari integral, yang didasarkan pada suatu prosedur yang memprakirakan luas dari suatu daerah [[Koordinat kurvilinear|kurvilinear]] dengan memecah daerah tersebut menjadi plat-plat vertikal yang takhingga tipisnya. Pada awal abad ke-20, [[Henri Lebesgue]] memperumum metode Riemann dengan memperkenalkan hal yang sekarang disebut sebagai [[integral Lebesgue]]; integral ini lebih umum ketimbang Riemann dalam artian ada lebih banyak fungsi yang terintegralkan-Lebesgue.

Integral dapat diperumum tergantung jenis dari fungsi maupun [[Domain (analisis matematis)|domain]] atas integrasi dilakukan. Sebagai contoh, [[integral garis]] didefinisikan untuk fungsi dua-variabel atau lebih, dan [[Selang (matematika)|selang]] dari integrasi digantikan oleh suatu kurva yang menghubungkan dua titik di suatu ruang. Sedangkan pada [[integral permukaan]], kurva digantikan oleh sepotong [[Permukaan (matematika)|permukaan]] di [[ruang dimensi tiga]].

== Terminologi dan notasi ==
Secara umum, integral dari sebuah [[fungsi bernilai riil]] <math>f(x)</math> terhadap [[Bilangan riil|variabel riil]] <math>x</math> pada suatu [[Selang (matematika)|selang]] <math>[a,\,b]</math> dituliskan sebagai<math display="block">\int_{a}^{b} f(x) \,dx.</math>Simbol integral <math display="inline">\int</math> menandakan integrasi. Fungsi <math>f(x)</math> disebut ''integran''. Simbol <math>dx</math>, terkadang ditulis sebagai <math>\text{d}x</math>, disebut [[Diferensial (matematika)|diferensial]] dari variabel <math>x</math>, dan menandakan variabel dari integrasi adalah <math>x.</math> Titik <math>a</math> dan <math>b</math> disebut ''batas'' (atau ''limit'') dari integrasi, dan integrasi disebut dilakukan pada selang <math>[a,\,b]</math>.<ref name=":12">{{Harvnb|Apostol|1967|p=74}}.</ref> Sebuah fungsi disebut ''terintegralkan'' {{anchor|terintegralkan|Fungsi terintegralkan}}jika integral fungsi tersebut pada domainnya bernilai hingga. Jika batas integrasi disertakan, integral disebut ''integral tentu''.

Ketika batas integrasi tidak ada, misalnya seperti<math display="block">\int f(x) \,dx,</math>maka integral disebut sebagai ''integral taktentu''. Integral ini menyatakan suatu kelompok fungsi ([[Integral tak tentu|antiturunan]]) yang turunannya adalah integran.<ref>{{Harvnb|Anton|Bivens|Davis|2016|p=259}}.</ref> [[Teorema dasar kalkulus]] menyatakan hubungan antara integral tentu dengan integral taktentu. Terdapat beberapa perumuman notasi dari integral, masing-masing untuk mencakup integrasi yang dilakukan pada domain yang takterbatas dan/atau dimensi tinggi (lihat bagian Perumuman di artikel ini).

Dalam pembahasan tingkat lanjut, cukup umum untuk tidak menuliskan <math>dx</math> ketika hanya menggunakan integral Riemann yang sederhana, atau ketika integral dapat berlaku secara umum. Sebagai contoh, sifat linearitas dari integral dapat dituliskan <math display="inline">\int_a^b (c_1f+c_2g) = c_1\int_a^b f + c_2\int_a^b g </math>, simbol <math>dx</math> tidak dituliskan karena sifat tersebut berlaku bagi integral Riemann dan semua perumumannya.<ref group="lower-alpha">{{Harvnb|Apostol|1967|p=69}}.</ref>

== Interpretasi ==
[[Berkas:Integral approximations.svg|thumb|right|Hampiran integral <math>\sqrt{x}</math> pada nilai <math>x=0</math> hingga <math>x=1</math>, menggunakan 5 partisi titik akhir kanan (warna kuning) dan 12 partisi titik akhir kiri (warna hijau).|alt=Contoh perkiraan integral]]
Integrasi muncul dalam banyak masalah umum. Bila suatu [[kolam renang]] berbentuk kotak dengan dasar yang datar, maka dari panjang, lebar, dan kedalamannya kita dengan mudah dapat menentukan volume air yang dapat ditampungnya (untuk mengisinya), luas permukaannya (untuk menutupinya), dan panjang tepinya (untuk membuat pembatas). Namun jika kolam renang berbentuk oval dengan dasar yang melengkung, semua masalah tadi membutuhkan integral. Tentu perkiraan praktis mungkin cukup untuk contoh sederhana seperti itu, tetapi integral diperlukan dalam ilmu teknik yang membutuhkan ketelitian dan nilai yang presisi. Dalam masing-masing cara tadi, besaran yang ingin ditentukan (misal panjang pembatas) dapat dihitung dengan membaginya menjadi banyak bagian-bagian kecil (atau sampai [[infinitesimal]]), lalu menjumlahkan bagian-bagian tadi untuk mendapatkan perkiraan yang akurat.

Sebagai contoh lain, misal seseorang ingin menentukan luas daerah yang dibatasi oleh grafik fungsi <math display="inline">\sqrt{x}</math> pada selang <math>x=0</math> sampai <math>x=1</math>. Ia dapat memperkirakan luasnya dengan membagi selang menjadi lima bagian <math>(0,\, \tfrac{1}{5},\, \tfrac{2}{5},\, \cdots,\, 1)</math>, lalu membuat persegi-persegi panjang dengan tinggi nilai fungsi di batas kanan setiap subselang -- sehingga tinggi masing-masingnya adalah <math>\sqrt\tfrac{1}{5},\, \sqrt\tfrac{2}{5},\, \cdots,\, \sqrt\tfrac{5}{5}</math>, kemudian menjumlahkan semua persegi panjang tadi untuk mendapatkan hampiran<math display="block">\textstyle \sqrt{\frac{1}{5}}\left(\frac{1}{5}-0\right)+\sqrt{\frac{2}{5}}\left(\frac{2}{5}-\frac{1}{5}\right)+\cdots+\sqrt{\frac{5}{5}}\left(\frac{5}{5}-\frac{4}{5}\right)\approx 0,7497,</math>yang lebih besar daripada nilai sebenarnya. Hampiran lain dapat dilakukan menggunakan batas kiri setiap subselang, namun nilai yang didapatkan lebih kecil daripada sebenarnya: dengan 12 subselang akan menghasilkan luas <math>0,6203</math>. Tetapi ketika banyak subselang diperbanyak sampai tak hingga, luas yang dihitung akan mencapai suatu limit yang sama dengan sama dengan luas daerah yang ingin dicari (dalam kasus ini bernilai <math display="inline">\tfrac{2}{3}</math>). Menggunakan notasi integral, ini ditulis sebagai<math display="block">\int_{0}^{1} \sqrt{x} \,dx = \frac{2}{3},</math>yang mengartikan <math display="inline">\tfrac{2}{3}</math> adalah jumlah berbobot dari nilai-nilai fungsi, <math>\sqrt x</math>, dikalikan dengan lebar yang infinitesimal, yang disimbolkan dengan <math>dx</math>, pada selang <math>[0,\,1]</math>.

{{multiple image
<!-- Parameter penting -->| align             = center
| direction         = horizontal
| width             = 300
<!-- Parameter ekstra -->| header            = Jumlah Darboux
| header_align      = center
| header_background =
| footer            =
| footer_align      =
| footer_background =
| background color  =
| image1            = Riemann Integration and Darboux Upper Sums.gif
| width1            = 300
| caption1          = <div class="center" style="width:auto; margin-left:auto; margin-right:auto;">Jumlah Darboux atas untuk fungsi {{math|''y'' {{=}} ''x''<sup>2</sup>}}</div>
| alt1              = Contoh jumlah Darboux atas
| image2            = Riemann Integration and Darboux Lower Sums.gif
| width2            = 300
| caption2          = <div class="center" style="width:auto; margin-left:auto; margin-right:auto;">Contoh jumlah Darboux bawah untuk fungsi {{math|''y'' {{=}} ''x''<sup>2</sup>}}</div>
| alt2              = Contoh penjumlahan Darboux bawah
}}

== Definisi formal ==
[[Berkas:Riemann sum convergence.svg|jmpl|jumlah Riemann yang konvergen ke luas bertanda dari fungsi]]
Ada banyak cara untuk mendefinisikan integral secara formal, tapi tidak semuanya setara. Perbedaan tersebut sebagian besar terjadi untuk menangani kasus-kasus khusus yang mungkin tidak dapat diintegrasikan dalam definisi lain, tetapi terkadang juga terjadi karena alasan pedagogis. Definisi integral yang paling umum digunakan adalah integral Riemann dan integral Lebesgue.

=== Integral Riemann ===
{{Main|Integral Riemann}}

Integral Riemann didefinisikan menggunakan [[jumlah Riemann]] dari fungsi terhadap ''partisi bertanda'' dari sebuah interval.<ref>{{MathWorld |title=Riemann Sum |id=RiemannSum}}</ref><ref>{{Harvnb|Anton|Bivens|Davis|2016|pp=286−287}}.</ref> Partisi bertanda dari sebuah [[Selang (matematika)|selang tertutup]] <math>[a,\,b]</math> pada garis riil adalah [[barisan]] terbatas<math display="block"> a = x_0 \le t_1 \le x_1 \le t_2 \le x_2 \le \cdots \le x_{n-1} \le t_n \le x_n = b . \,\!</math>Partisi ini memecah selang <math>[a,\,b]</math> menjadi <math>n</math> subselang <math>[x_{i-1},\,x_i]</math> yang diindeks oleh <math>i</math>, dan masing-masing "menandai" suatu titik <math>t_i \in [x_{i-1},\,x_i] </math>. ''Mesh'' dari partisi tersebut adalah subselang di partisi dengan lebar terbesar, <math display="inline">\max_{i=1,\cdots,n}\Delta_i</math>. Selanjutnya, ''jumlah Riemann'' dari sebuah fungsi <math>f</math> terhadap partisi bertanda tersebut didefinisikan sebagai<math display="block">\sum_{i=1}^n f(t_i) \, \Delta_i ; </math>sehingga setiap suku dalam penjumlahan menyatakan luas sebuah persegi panjang dengan tinggi sama dengan nilai fungsi pada suatu nilai di subselang tersebut, dan dengan lebar sama dengan lebar subselang, <math>\Delta_i = x_i - x_{i-1}</math>.

Akhirnya, ''integral Riemann'' dari sebuah fungsi <math>f</math> pada selang <math>[a,\,b]</math> didefinisikan sama dengan <math>S</math> jika:<ref>{{Harvnb|Krantz|1991|p=173}}.</ref>

: Untuk setiap <math>\varepsilon > 0</math> terdapat <math>\delta > 0</math>  sedemikian sehingga, untuk sebarang partisi bertanda <math>[a, b]</math> dengan ''mesh'' lebih kecil dari <math>\delta</math>, berlaku hubungan <math display="block">\left| S - \sum_{i=1}^n f(t_i) \, \Delta_i \right| < \varepsilon.</math>

Jika tanda setiap subselang yang dipilih adalah maksimum (atau serupa dengan itu, minimum) dari nilai fungsi pada subselang tersebut, maka jumlah Riemann akan sama dengan [[jumlah Darboux]] atas (atau serupa dengan itu, bawah); memperlihatkan kaitan erat antara integral Riemann dan [[integral Darboux]].

=== Integral Lebesgue ===
{{Main|Integral Lebesgue}}
[[Gambar:RandLintegrals.svg|thumb|250px|Integral Riemann (atas) dan integral Lebesgue (bawah)|alt=Perbandingan Integral Riemann dan Lebesgue]]

Baik dalam teori maupun penerapan, seringkali perhitungan perlu memindahkan limit ke "sisi" dalam integral. Sebagai contoh, suatu barisan fungsi sering dibuat untuk menghampiri, dalam konteks yang masuk akal, solusi (dalam rupa fungsi) dari sebuah masalah. Dalam hal ini, integral dari fungsi solusi sewajarnya sama dengan [[Limit (matematika)|limit]] dari integral fungsi hampiran. Akan tetapi, banyak fungsi yang dapat dihasilkan dari limit tidak terintegralkan-Riemann, sehingga teorema limit seperti itu tidak berlaku ketika menggunakan integral Riemann. Akibatnya, diperlukan suatu definisi integral yang memungkinkan lebih banyak jenis fungsi yang dapat terintegralkan.<ref>{{Harvnb|Rudin|1987|p=5}}.</ref>

Integral yang memenuhi syarat tersebut adalah integral Lebesgue, yang menggunakan fakta berikut untuk memungkinkan lebih banyak jenis fungsi dapat terintegralkan: jika nilai dari fungsi disusun ulang atas domainnya, integral dari fungsi tersebut harus tidak berubah. Alhasil [[Henri Lebesgue]] memperkenalkan integral yang menyandang namanya, dan menjelaskan integral ini dalam surat ke [[Paul Montel]]:<ref>{{Harvnb|Siegmund-Schultze|2008|p=796}}.</ref>

{{quote|Saya harus membayar sejumlah uang, yang telah saya kumpulkan di saku saya. Saya mengambil uang kertas dan koin dari saku saya, dan memberikannya kepada kreditor sesuai urutan saya menemukannya sampai saya mencapai  total uang tersebut. Ini adalah integral Riemann. Tetapi saya dapat melanjutkan secara berbeda. Setelah saya mengeluarkan semua uang dari saku, saya dapat mengurutkan uang kertas dan koin berdasarkan nilai mereka dan baru kemudian saya membayar beberapa tumpukan [nilai uang] satu-demi-satu kepada kreditor. Ini adalah integral saya.|{{harvtxt|Siegmund-Schultze|2008}}}}

Folland menyampaikan konsep integral ini seperti berikut: "Untuk menghitung integral Riemann dari <math>f</math>, seseorang perlu mempartisi domain <math>[a,\,b]</math> sebagai sub-subselang, sedangkan dalam integral Lebesgue, dia mempartisi [rentang] nilai dari <math>f</math>."<ref>{{Harvnb|Folland|1999|pp=57–58}}.</ref> Definisi dari integral Lebesgue didasarkan dengan sebuah [[Ukuran (matematika)|ukuran]], <math>\mu</math>. Dalam kasus paling sederhana, [[ukuran Lebesgue]] <math>\mu(A)</math> dari selang <math>A = [a,\,b]</math> adalah lebarnya, <math>b-a</math>, sehingga hasil integral Lebesgue sama dengan integral Riemann ketika keduanya ada.<ref>{{Harvnb|Bourbaki|2004|p=IV.43}}.</ref> Pada kasus yang lebih rumit, ukuran dari himpunan dapat sangat terpecah-pecah, tanpa kekontinuan dan tidak memiliki kemiripan apapun dengan selang.

Menggunakan sudut pandang "mempartisi rentang nilai dari <math>f</math>", integral dari sebuah fungsi non-negatif <math>f:\R\to\R</math> akan menyatakan penjumlahan terhadap <math>t</math>, dari luas-luas (mungkin beberapa) strip horizontal tipis yang terletak di antara <math>y=t</math> dan <math>y=t+dt</math>. Luas dari strip ini adalah <math>\mu(\{x:f(x)>t\})dt</math>. Misalkan <math>f^*(t) = \mu(\{x:f(x)>t\})</math>. Integral Lebesgue dari <math>f</math> selanjutnya didefinisikan sebagai<math display="block">\int f = \int_0^\infty f^*(t)\,dt</math>dengan bentuk integral di ruas kanan adalah bentuk [[integral takwajar]] Riemann biasa (fungsi <math>f^*</math> adalah fungsi positif yang menurun tegas (''strictly decreasing''), sehingga memiliki integral takwajar Riemann).<ref>{{Harvnb|Lieb|Loss|2001|p=14}}.</ref> Definisi ini berlaku untuk suatu kelompok fungsi yang sesuai (yakni [[fungsi terukur]]).

Sebarang fungsi terukur <math>f</math> terintegralkan-Lebesgue jika jumlah dari nilai-nilai mutlak dari luas daerah diantara grafik fungsi <math>f</math> dan sumbu-<math>x</math> bernilai hingga; secara matematis:<ref>{{Harvnb|Folland|1999|p=53}}.</ref><math display="block">\int_E |f|\,d\mu < + \infty.</math>Dalam kasus tersebut, integralnya adalah selisih luas daerah diatas sumbu-<math>x</math> dengan luas dibawah sumbu-<math>x</math>; sama seperti integral Riemann. Dituliskan dalam bentuk matematis:<ref name=":3">{{Harvnb|Rudin|1987|p=25}}.</ref><math display="block">\int_E f \,d\mu = \int_E f^+ \,d\mu - \int_E f^- \,d\mu</math>dengan<math display="block">\begin{alignat}{3}
 & f^+(x) &&{}={} \max \{f(x),0\} &&{}={} \begin{cases}
               f(x), & \text{jika } f(x) > 0, \\
               0, & \text{lainnya,}
             \end{cases}\\
 & f^-(x) &&{}={} \max \{-f(x),0\} &&{}={} \begin{cases}
               -f(x), & \text{jika } f(x) < 0, \\
               0, & \text{lainnya.}
             \end{cases}
\end{alignat}</math>

=== Integral lainnya ===
Walau integral Riemann dan Lebesgue adalah definisi integral yang paling umum digunakan, ada beberapa definisi integral lainnya, termasuk diantaranya:

* [[Integral Darboux]], yang didefinisikan menggunakan jumlah Darboux (kasus khusus dari jumlah Riemann), tapi setara dengan integral integral Riemann. Suatu fungsi terintegralkan-Darboux [[jika dan hanya jika]] fungsi tersebut terintegralkan-Riemann. Integral Darboux memiliki keuntungan karena lebih mudah didefinisikan ketimbang integral Riemann.
* [[Integral Riemann–Stieltjes]], perumuman dari integral Riemann yang mengintegrasi terhadap sebuah fungsi ketimbang sebuah variabel.
* [[Integral Lebesgue–Stieltjes]], dikembangkan lebih lanjut oleh [[Johann Radon]], memperumum integral Riemann–Stieltjes dan integral Lebesgue.
* [[Integral Daniell]], yang mengubah integral Lebesgue dan Lebesgue-Stieltjes sehingga tidak bergantung pada konsep [[Ukuran (matematika)|ukuran]].
* [[Integral Haar]], digunakan untuk integrasi pada grup topologis yang kompak secara lokal, diperkenalkan oleh  [[Alfréd Haar]] pada tahun 1933.
* [[Integral Henstock–Kurzweil]], didefinisikan oleh [[Arnaud Denjoy]], [[Oskar Perron]], dan (secara lebih elegan sebagai ''gauge integral'') [[Jaroslav Kurzweil]], dan dikembangkan oleh [[Ralph Henstock]].
* [[Integral Itô]] dan [[integral Stratonovich]], yang mendefinisikan integrasi terhadap ''semimartingales'' seperti [[gerak Brown]].
* [[Integral Young]], salah satu jenis integral Riemann–Stieltjes terhadap suatu jenis fungsi dengan ''unbounded variation''.
* Integral ''rough path'', didefinisikan untuk fungsi yang dilengkapi oleh suatu struktur "''rough path''" tambahan dan memperumum integrasi stokastik baik terhadap ''semimartingales'' dan proses seperti [[Gerak Brown|gerak Brown fraksional]].
* [[Integral Choquet]], sebuah integral subaditif atau superaditif yang dibuat oleh matematikawan [[Prancis]] Gustave Choquet pada tahun 1953.
* [[Integral Bochner]], sebuah perumuman dari integral Lebesgue ke suatu kelompok fungsi yang lebih luas, yakni fungsi yang domain merupakan [[ruang Banach]].

== Sifat ==

=== Kelinearan ===
Himpunan semua fungsi terintegralkan-Riemann pada suatu selang tertutup <math>[a,\,b]</math> akan membentuk sebuah [[ruang vektor]] di bawah operasi penjumlahan setitik (''pointwise addition'') dan perkalian dengan skalar. Operasi integrasi<math display="block"> f \mapsto \int_a^b f(x) \; dx</math>merupakan [[bentuk linear]] pada ruang vektor tersebut. Akibatnya, himpunan fungsi terintegralkan bersifat tertutup dibawah [[kombinasi linear]], dan integral dari sebuah kombinasi linear sama dengan kombinasi linear dari integral:<ref name=":0">{{Harvnb|Apostol|1967|p=80}}.</ref><math display="block"> \int_a^b (\alpha f + \beta g)(x) \, dx = \alpha \int_a^b f(x) \,dx + \beta \int_a^b g(x) \, dx. \,</math>Mirip dengan hal itu, himpunan fungsi terintegralkan-Lebesgue bernilai-[[Bilangan riil|riil]] pada suatu [[ruang ukuran]] <math>E</math> dengan ukuran <math>\mu</math>, bersifat tertutup dibawah proses membuat kombinasi linear, sehingga menghasilkan sebuah ruang vektor. Integral Lebesgue<math display="block"> f\mapsto \int_E f \, d\mu </math>merupakan bentuk linear dalam ruang vektor tersebut, sehingga:<ref name=":3" /><math display="block"> \int_E (\alpha f + \beta g) \, d\mu = \alpha \int_E f \, d\mu + \beta \int_E g \, d\mu. </math>Secara umum, pertimbangkan ruang vektor dari semua [[fungsi terukur]] pada ruang ukuran <math>(E,\,\mu)</math>, dengan nilai di [[ruang vektor topologis]] yang [[Ruang metrik lengkap|lengkap]] dan [[Himpunan kompak lokal|kompak lokal]] <math>V</math> atas suatu [[Gelanggang topologis|lapangan topologis]] kompak lokal <math>K</math>, <math>f:E\to V.</math>  Kita dapat mendefinisikan pemetaan integrasi abstrak yang memadankan setiap fungsi <math>f</math> masing-masing dengan sebuah elemen di <math>V</math> atau simbol <math>\infty</math>,<math display="block"> f\mapsto\int_E f \,d\mu, \,</math>yang kompatibel dengan kombinasi linear.<ref>{{Harvnb|Rudin|1987|p=54}}.</ref> Dalam kasus ini, kelinearan berlaku untuk subruang dari fungsi yang integralnya adalah suatu elemen dari <math>V</math> (dengan kata lain, "bernilai hingga"). Kasus penting yang spesial muncul ketika <math>K</math> berupa <math>\R</math>, <math>\C</math>, atau perluasan hingga dari lapangan bilangan ''p-adic'' <math>\Q_p</math>, dan <math>V</math> adalah suatu ruang vektor dimensi-hingga atas  <math>K</math>; dan ketika <math>K=\C</math> dan <math>V</math> adalah [[ruang Hilbert]] kompleks.

Kelinearan, bersama dengan beberapa sifat kekontinuan dan normalisasi untuk suatu kelompok fungsi "sederhana", dapat digunakan untuk membuat definisi alternatif dari integral. Ini adalah pendekatan yang dilakukan [[integral Daniell]] untuk kasus fungsi bernilai riil pada sebuah himpunan <math>X</math>; dan diperumum oleh [[Nicolas Bourbaki]] ke fungsi-fungsi dengan nilai yang terletak di ruang vektor topologis kompak lokal. Lihat {{Harvnb|Hildebrandt|1953}} untuk karakterisasi aksiomatik dari integral ini.

=== Pertidaksamaan ===
Beberapa pertidaksamaan umum berlaku untuk [[Fungsi (matematika)|fungsi-fungsi]] terintegralkan-Riemann yang terdefinisi pada [[Selang (matematika)|selang]] [[Himpunan tertutup|tertutup]] dan [[Himpunan terbatas|terbatas]] <math>[a,\,b]</math>, dan dapat diperluas ke bentuk-bentuk integral lainnya (seperti Lebesgue). Pertidaksamaan tersebut meliputi:

* ''Batas bawah dan batas atas.'' Sebarang fungsi <math>f</math> yang terintegralkan pada <math>[a,\,b]</math> haruslah [[Fungsi terbatas|terbatas]] pada selang tersebut. Artinya, ada [[bilangan riil]] <math>m</math> dan <math>M</math> sehingga <math>m\leq f(x)\leq M</math> untuk sebarang <math>x\in [a,\, b].</math> Karena jumlah batas bawah dan batas atas dari <math>f</math> pada <math>[a,\,b]</math> secara berurutan sama dengan <math>m(b-a)</math> dan <math>M(b-a)</math>, dapat disimpulkan <math display="block"> m(b - a) \leq \int_a^b f(x) \, dx \leq M(b - a). </math>
* ''Pertidaksamaan antar fungsi.''<ref>{{Harvnb|Apostol|1967|p=81}}.</ref> Jika <math>f(x)\leq g(x)</math> untuk setiap <math>x\in [a,\, b],</math> maka jumlah batas bawah dan atas dari <math>f</math> dibatasi dari-atas masing-masing oleh jumlah batas bawah dan atas dari <math>g.</math> Akibatnya,<math display="block"> \int_a^b f(x) \, dx \leq \int_a^b g(x) \, dx. </math>Ini adalah perumuman dari pertidaksamaan sebelumnya, karena <math>M(b-a)</math> sama saja dengan integral dari [[fungsi konstan]] bernilai <math>M</math> pada <math>[a,\,b].</math> Lebih lanjut, jika pertidaksamaan antar fungsi bersifat tegas, maka pertidaksamaan antar integral juga tegas. Artinya, jika <math>f(x)< g(x)</math> untuk setiap <math>x\in [a,\, b],</math> berlaku<math display="block"> \int_a^b f(x) \, dx < \int_a^b g(x) \, dx. </math>
* ''Subselang.'' Jika <math>[c,\,d]</math> adalah subselang dari <math>[a,\,b],</math> dan <math>f(x)</math> bernilai non-negatif untuk <math>x\in [a,\, b],</math> maka<math display="block"> \int_c^d f(x) \, dx \leq \int_a^b f(x) \, dx. </math>
* ''Hasil kali dan nilai mutlak dari fungsi.'' Jika <math>f</math> dan <math>g</math> adalah fungsi, maka [[perkalian setitik]] (''pointwise products''), perpangkatan, dan [[Nilai absolut|nilai mutlak]] dari kedua fungsi tersebut dapat dituliskan sebagai: <math display="block">
 (fg)(x)= f(x) g(x), \; f^2 (x) = (f(x))^2, \; |f| (x) = |f(x)|.</math> Jika <math>f</math> terintegralkan-Riemann pada <math>[a,\,b],</math> maka hal yang sama juga berlaku untuk <math>|f|,</math> dan<math display="block">\left| \int_a^b f(x) \, dx \right| \leq \int_a^b | f(x) | \, dx. </math> Lebih lanjut, jika <math>g</math> juga terintegralkan-Riemann pada selang yang sama, maka <math>fg</math> juga terintegralkan-Riemann, dengan <math display="block">\left( \int_a^b (fg)(x) \, dx \right)^2 \leq \left( \int_a^b f(x)^2 \, dx \right) \left( \int_a^b g(x)^2 \, dx \right). </math>Pertidaksamaan ini, dikenal sebagai [[pertidaksamaan Cauchy–Schwarz]], memainkan peran penting dalam teori [[ruang Hilbert]]; sisi kiri diintepretasikan sebagai [[Ruang hasil kali dalam|hasil kali dalam]] dari dua [[fungsi terintegralkan-kuadrat]] <math>f</math> dan <math>g</math> pada <math>[a,\,b].</math>
* ''Pertidaksamaan Hölder''.<ref name=":4">{{Harvnb|Rudin|1987|p=63}}.</ref> Misalkan <math>p</math> dan <math>q</math> adalah dua bilangan riil, dengan <math>1\leq p,q \leq \infty</math> dan <math>\tfrac{1}{p} + \tfrac{1}{q} = 1.</math> Misalkan pula <math>f</math> dan <math>g</math> adalah fungsi terintegralkan-Riemann. Dapat dibuktikan bahwa fungsi <math>|f|^p</math> dan <math>|g|^q</math> terintegralkan dan memenuhi [[pertidaksamaan Hölder]] berikut: <math display="block">\left|\int f(x)g(x)\,dx\right| \leq
\left(\int \left|f(x)\right|^p\,dx \right)^{1/p} \left(\int\left|g(x)\right|^q\,dx\right)^{1/q}.</math> Untuk <math>p=q=2,</math> pertidaksamaan Hölder tereduksi menjadi pertidaksamaan Cauchy–Schwarz.
* ''Pertidaksamaan Minkowski''.<ref name=":4" /> Misalkan <math>p\geq1</math> adalah sebuah bilangan riil, dan <math>f</math> dan <math>g</math> adalah fungsi terintegralkan-Riemann. Dapat dibuktikan bahwa fungsi <math>|f|^p,</math> <math>|g|^p,</math> dan <math>|f+g|^p,</math> juga terintegralkan-Riemann dan memenuhi [[pertidaksamaan Minkowski]] berikut: <math display="block">\left(\int \left|f(x)+g(x)\right|^p\,dx \right)^{1/p} \leq
\left(\int \left|f(x)\right|^p\,dx \right)^{1/p} +
\left(\int \left|g(x)\right|^p\,dx \right)^{1/p}.</math> Versi integral Lebesgue dari pertidaksamaan ini digunakan dalam konstruksi [[Ruang Lp|ruang L<sup>p</sup>]].

=== Konvensi ===
Di bagian ini, <math>f</math> adalah fungsi bernilai-riil yang terintegralkan-Riemann. Integral <math display="block"> \int_a^b f(x) \, dx </math>pada selang <math>[a,\,b]</math> terdefinisi jika <math>a<b.</math> Hal ini mengartikan batas bawah dan atas dari penjumlahan nilai fungsi <math>f</math> dievaluasi pada partisi <math>a=x_0\leq x_1\leq \cdots\leq x_n=b</math> dengan nilai <math>x_i</math> yang semakin meningkat. Secara geometris, proses mengintegralkan dimaknai dilakukan "dari kiri ke kanan", mengevaluasi nilai <math>f</math> pada subselang <math>[x_i,\,x_{i+1}]</math> dengan ujung kanan subselang tepat bersebelahan dengan ujung kiri subselang indeks selanjutnya. Nilai <math>a</math> dan <math>b</math>, kedua ujung dari selang, disebut sebagai batas (atau limit) dari integrasi dari <math>f.</math> Integral juga dapat didefinisikan untuk <math>a>b</math> sebagai berikut:<ref name=":12" /><math display="block">\int_a^b f(x) \, dx = - \int_b^a f(x) \, dx. </math>Pada kasus <math>a=b,</math> ini mengartikan <math display="block">\int_a^a f(x) \, dx = 0. </math>Konvensi pertama diperlukan dalam mengintegrasi pada sub-subselang dari <math>[a,\,b].</math> Sedangkan konvensi kedua mengartikan integral pada selang degenerat, yakni yang sama saja dengan sebuah titik, akan bernilai nol. Lebih lanjut terkait konvensi pertama, salah alasan ini diperlukan adalah bahwa keintegralan dari <math>f</math> pada <math>[a,\,b]</math> mengartikan <math>f</math> dapat diintegralkan pada sebarang subselang <math>[c,\,d]</math> dari <math>[a,\,b]</math>. Secara khusus, untuk sebarang elemen <math>c\in[a,\,b]</math> berlaku:''<ref name=":0" />''

: <math> \int_a^b f(x) \, dx = \int_a^c f(x) \, dx + \int_c^b f(x) \, dx.</math>

Dengan adanya konvensi pertama, hubungan

: <math>\begin{align}
 \int_a^c f(x) \, dx &{}= \int_a^b f(x) \, dx - \int_c^b f(x) \, dx \\
 &{} = \int_a^b f(x) \, dx + \int_b^c f(x) \, dx
\end{align}</math>

terdefinisi dengan baik untuk semua permutasi siklik dari {{mvar|a}}, {{mvar|b}}, dan {{mvar|c}}.

== Teorema dasar kalkulus ==
{{Lihat pula|Teorema dasar kalkulus}}Teorema dasar kalkulus menyatakan bahwa [[turunan]] dan integral adalah operasi yang saling berkebalikan (invers): jika sebarang [[fungsi kontinu]] diintegralkan kemudian diturunkan, hasilnya akan sama dengan fungsi semula.<ref>{{Harvnb|Apostol|1967|p=202}}.</ref> Satu akibat penting dari pernyataan tersebut, terkadang disebut ''teorema dasar kalkulus kedua'', memungkinkan perhitungan integrasi dilakukan menggunakan [[antiturunan]] dari fungsi yang diintegrasi.<ref>{{Harvnb|Apostol|1967|p=205}}.</ref>

=== Teorema pertama ===
Misalkan <math>f</math> adalah fungsi bernilai-riil yang terdefinisi pada [[Himpunan tertutup|selang tertutup]] <math>[a,\,b].</math> Selanjutnya, misalkan <math>F</math> adalah fungsi yang didefinisikan, untuk setiap <math>x</math> di <math>[a,\,b],</math> sebagai{{sfn|Montesinos|Zizler|Zizler|2015|p=355}}<math display="block">F(x) = \int_a^x f(t)\, dt.</math>Maka, fungsi <math>F</math> kontinu pada <math>[a,\,b],</math> terturunkan (terdiferensialkan) pada selang buka <math>(a,\,b),</math> dan <math display="block">F'(x) = f(x)</math>untuk sebarang <math>x</math> di <math>(a,\,b).</math>

=== Teorema kedua ===
Misalkan <math>f</math> adalah fungsi bernilai-riil yang terdefinisi pada selang tertutup <math>[a,\,b],</math> dan <math>F</math> adalah fungsi kontinu pada <math>[a,\,b]</math> yang merupakan suatu antiturunan dari <math>f</math> pada <math>(a,\,b).</math> Artinya, untuk  <math>x\in[a,\,b]</math> berlaku <math display="block">F'(x) = f(x).</math>Jika <math>f</math> terintegralkan pada <math>[a,\,b],</math> maka <math display="block">\int_a^b f(x)\,dx = F(b) - F(a).</math>

== Perhitungan ==

=== Analitik ===
Teknik paling sederhana dalam menghitung integral tentu dari fungsi satu variabel bernilai riil, adalah dengan menggunakan [[teorema dasar kalkulus]]. Misalkan <math>f(x)</math> adalah fungsi dari <math>x</math> yang akan diintegralkan pada suatu selang <math>[a,\,b].</math> Maka selanjutnya antiturunan dari <math>f</math> perlu dicari; yakni, sebuah fungsi <math>F</math> sedemikian sehingga <math>F'=f</math> pada selang tersebut. Mengasumsikan integran dan integral tidak memiliki [[Singularitas matematika|singularitas]] pada selang integrasi, maka menggunakan teorema dasar kalkulus,<math display="block">\int_a^b f(x)\,dx=F(b)-F(a).</math>

Terkadang satu atau beberapa dari banyak teknik menyelesaikan integral perlu digunakan. Kebanyakan dari teknik ini menuliskan integral dalam bentuk lain yang diharapkan lebih mudah diselesaikan. Teknik-teknik tersebut meliputi [[Integral substitusi|integrasi dengan substitusi]], [[Integrasi parsial|integrasi secara parsial]], [[Subtitusi trigonometri|integrasi dengan subtitusi trigonometri]], dan [[Penguraian pecahan parsial|integrasi dengan pecahan parsial]].

Ada beberapa metode alternatif untuk menghitung integral yang lebih rumit. Banyak integral dari [[Fungsi elementer|fungsi non-elementer]] dapat dijabarkan sebagai [[deret Taylor]] lalu diintegralkan suku-demi-suku. Terkadang, hasil deret takhingga yang didapatkan bisa dijumlahkan secara analitis. Metode konvolusi menggunakan [[fungsi-G Meijer]] juga dapat digunakan, mengasumsikan integran dapat dituliskan sebagai hasil perkalian fungsi-fungsi-G Meijer. Ada banyak cara lain yang tidak dikenal umum untuk menghitung integral tentu. Sebagai contoh, [[identitas Parseval]] dapat digunakan untuk mengubah integral atas daerah berbentuk persegi panjang menjadi penjumlahan takhingga. Terkadang pula, ada integral yang dapat diselesaikan menggunakan suatu trik; sebagai contoh kasus ini, lihat [[integral Gauss]].

Perhitungan integral yang menyangkut volume suatu [[benda putar]] umumnya dilakukan dengan [[Integrasi cakram|metode cakram]] atau [[Integrasi kulit|metode kulit]].

Cara-cara spefisik dari banyak teknik lainnya disusun dan dikumpulkan dalam [[tabel integral]].

=== Simbolik ===
{{Main|Integrasi simbolik}}
Banyak masalah dalam matematika, fisika, dan teknik berurusan dengan integrasi yang memerlukan hasil berupa rumus eksplisit. Untuk membantu hal ini, tabel integral yang komprehensif telah disusun dan diterbitkan selama bertahun-tahun. Seiring penggunaan komputer yang makin marak, banyak tenaga profesional, pendidik, dan siswa beralih ke [[sistem aljabar komputer]] yang secara khusus dirancang untuk melakukan tugas-tugas yang sulit dan/atau melelahkan, termasuk integrasi. Integrasi simbolik telah menjadi salah satu motivasi untuk mengembangkan sistem yang dapat melakukannya, seperti [[Macsyma]] dan [[Maple (perangkat lunak)|Maple]].

Kesulitan matematis utama dalam integrasi simbolik adalah bahwa dalam banyak kasus, fungsi yang relatif sederhana tidak memiliki integral yang dapat dituliskan (diekspresikan) dalam [[Ekspresi bentuk tertutup|bentuk tertutup]] yang hanya melibatkan [[Fungsi elementer|fungsi-fungsi elementer]], yang meliputi [[fungsi rasional]] dan [[Fungsi eksponensial|eksponensial]], [[Fungsi logaritma|logaritma]], [[fungsi trigonometri]], dan [[fungsi invers trigonometri]], serta operasi-operasi terkait perkalian dan komposisi. [[Algoritma Risch]] memberikan kriteria umum untuk menentukan apakah antiturunan dari suatu fungsi elementer bersifat elementer (dan cara untuk menghitung integral jika memang bersifat elementer). Namun, fungsi-fungsi dengan ekspresi antiturunan yang tertutup adalah kasus khusus: sistem aljabar komputer secara umum tidak mampu menemukan antiturunan dari fungsi elementer yang dibuat secara acak. Sisi positifnya, jika "blok pembangun" untuk antiturunan dapat ditetapkan di awal, sistem mungkin dapat menentukan apabila antiturunan dari suatu fungsi dapat dinyatakan menggunakan blok-blok pembangun tersebut, dan solusi simboliknya jika dapat ditemukan. Algoritam Risch yang diterapkan dalam [[Mathematica]], [[Maple (perangkat lunak)|Maple]], dan sistem-sistem lainnya melakukan hal tersebut untuk fungsi dan antiturunan yang dibangun dari fungsi-fungsi rasional, akar, logaritma, dan/atau eksponensial.

Beberapa integran khusus muncul cukup sering sehingga wajar untuk dipelajari lebih lanjut. Secara khusus, mungkin dapat berguna untuk memiliki antiturunan dari [[Fungsi spesial|fungsi-fungsi spesial]] (seperti fungsi-fungsi [[Fungsi Legendre|Legendre]], [[Fungsi hipergeometris|hipergeometrik]], [[Fungsi gamma|gamma]], dll.). Memperluas algoritma Risch untuk mencakup fungsi-fungsi tersebut dimungkinkan walau kesulitannya yang menantang; hal ini sedang menjadi subjek penelitian yang aktif.

Cara lain yang baru dikembangkan belakangan ini adalah menggunakan [[Fungsi hingga-D|fungsi-fungsi hingga-D]] (''D-finite functions''), yang merupakan solusi dari [[persamaan diferensial linear]] dengan koefisien-koefisien polinomial. Sebagian besar dari fungsi-fungsi elementer dan spesial merupakan hingga-D, dan integral dari fungsi hingga-D juga merupakan fungsi hingga-D. Hal ini memberikan suatu algoritma untuk menyatakan antiturunan dari fungsi hingga-D sebagai solusi dari [[persamaan diferensial]].

Sistem integrasi berbasis-aturan juga dapat membantu masalah integrasi. Rubi, sistem aljabar komputer menggunakan daftar pola yang mencocokan integral dengan lebih dari 6600 aturan integrasi simbol untuk banyak jenis integran.{{sfn|Rich|Scheibe|Abbasi|2018}}

=== Numerik ===
{{Main|Integrasi numerik}}
[[Berkas:Numerical_quadrature_4up.png|jmpl|Beberapa metode kuadratur numerik: metode persegi, metode jajargenjang, metode Romberg, dan kuadratur Gauss.|360x360px]]Nilai dari integral tentu dapat [[Penghampiran|dihampiri]] menggunakan beberapa metode [[integrasi numerik]]. [[Jumlah Riemann|Metode persegi panjang]] melakukan ini dengan membagi daerah dibawah fungsi menjadi suatu barisan persegi panjang yang bersesuian dengan nilai-nilai dari fungsi, lalu mengalikannya dengan lebar langkah (''step width'') dan menjumlahkannya untuk mendapatkan hasilnya. Nilai hampiran yang lebih baik adalah dengan menggunakan [[Aturan Trapesium Rekursif|aturan trapesium]], yang mengganti persegi panjang dengan trapesium.<ref>{{Harvnb|Dahlquist|Björck|2008|pp=519–520}}.</ref> Ide yang mendasar aturan trapesium, bangun yang lebih mirip dengan grafik akan menghasilkan taksiran integral yang lebih baik, dapat dikembangkan lebih lanjut: [[Kaidah Simpson|aturan Simpson]] menghampiri integran dengan potongan-potongan fungsi kuadratik.<ref>{{Harvnb|Dahlquist|Björck|2008|pp=522–524}}.</ref>

Jumlah Riemann, aturan trapesium, dan aturan Simpson adalah contoh dari kelompok aturan kuadratur yang disebut [[rumus Newton–Cotes]]. Rumus Newton–Cotes derajat <math>n</math> menghampiri kurva fungsi pada setiap subselang dengan sebuah [[polinomial]] derajat <math>n.</math> Polinomial tersebut dipilih sedemikian sehingga dapat menginterpolasi nilai-nilai fungsi pada selang integrasi.<ref>{{Harvnb|Kahaner|Moler|Nash|1989|p=144}}.</ref> Polinomial dengan derajat lebih tinggi dapat menghasilkan hampiran yang lebih akurat, tetapi juga memerlukan perhitungan fungsi yang lebih banyak, dan dapat mengalami ketakcermatan (''inaccuracy'') numerik akibat [[fenomena Runge]]. Salah satu solusi dari masalah tersebut adalah [[kuadratur Clenshaw–Curtis]], yang menghampiri integran dengan menjabarkannya dalam suku-suku berupa [[polinomial Chebyshev]].

[[Metode Romberg]] membagi lebar langkah menjadi setengahnya secara iteratif, pada setiap tahap menghasilkan hampiran trapesium <math>T(h_0),</math> <math>T(h_1),</math> dan seterusnya; dengan <math>h_{k+1} = \tfrac{1}{2} h_k.</math> Untuk setiap lebar langkah yang baru, hanya setengah dari nilai-nilai fungsi integran yang perlu dicari; sisanya menggunakan dari hasil perhitungan lebar langkah sebelumnya. Kemudian metode ini [[Interpolasi (matematika)|menginterpolasi]] sebuah polinomial berdasarkan hampiran-hampiran yang didapatkan, lalu mengekstrapolasi ke <math>T(0).</math> [[Kuadratur Gauss]] mengevaluasi integran di akar-akar dari suatu himpunan [[polinomial ortogonal]].<ref>{{Harvnb|Kahaner|Moler|Nash|1989|p=147}}.</ref> Metode Gauss <math>n</math>-titik tepat (''exact'') untuk polinomial sampai derajat <math>2n-1.</math>

Perhitungan integral dimensi tinggi (sebagai contoh, perhitungan volume) menggunakan alternatif lain seperti [[integrasi Monte Carlo]].<ref>{{Harvnb|Kahaner|Moler|Nash|1989|pp=139–140}}.</ref>

=== Mekanikal ===
Luas dari sebarang bangun dua dimensi dapat ditentukan menggunakan instrumen yang disebut [[planimeter]]. Volume dari objek yang tidak beraturan dapat diukur dengan teliti menggunakan banyaknya air yang dipindahkan ketika objek dicelupkan.

== Penerapan ==
Integral sering digunakan dalam banyak hal. Sebagai contoh, dalam [[teori peluang]], integral digunakan untuk menentukan peluang dari [[variabel acak]] berada di suatu rentang tertentu.<ref>{{Harvnb|Feller|1966|p=1}}.</ref> Lebih lanjut, integral dari keseluruhan [[Fungsi kepekatan probabilitas|fungsi kepadatan peluang]] harus bernilai 1, yang memberi cara mengecek apakah fungsi tanpa nilai negatif dapat menjadi fungsi kepadatan atau tidak.<ref>{{Harvnb|Feller|1966|p=3}}.</ref>

Dalam fisika, pada bidang seperti [[kinematika]], integral digunakan untuk mencari besaran seperti [[perpindahan]], [[waktu]], dan [[kecepatan]]. Sebagai contoh, dalam [[gerak lurus]], total perpindahan dari objek pada selang waktu <math>[a,b]</math> dapat dihitung dengan <math display="block">x(b)-x(a) = \int_a^b v(t) \,dt,</math>dengan <math>v(t)</math> menyatakan kecepatan sebagai fungsi terhadap waktu.<ref>{{Harvnb|Anton|Bivens|Davis|2016|p=306}}.</ref> Besar [[Usaha (fisika)|usaha]] <math>F(x)</math> yang digunakan  (ditulis sebagai fungsi terhadap posisi) dari posisi <math>A</math> ke posisi tujuan <math>B</math> adalah:<ref>{{Harvnb|Apostol|1967|p=116}}.</ref> <math display="block">W_{A\rightarrow B} = \int_A^B F(x)\,dx.</math>Integral juga digunakan dalam [[termodinamika]], dengan [[integrasi termodinamika]] dipakai untuk menghitung selisih energi bebas diantara dua keadaan.

== Perumuman ==

=== Integral takwajar ===
{{Main|Integral takwajar}}
[[Berkas:Improper_integral.svg|ka|jmpl|Integral takwajar<math>\int_{0}^{\infty} \frac{dx}{(x+1)\sqrt{x}} = \pi</math> memiliki selang yang tak-terbatas untuk domain dan nilai dari fungsi.]]Integral Riemann "wajar" mengasumsikan integran terdefinisi dan bernilai hingga pada selang tertutup dan terbatas. Integral disebut ''takwajar'' jika satu atau lebih dari kondisi tersebut tidak terpenuhi. Dalam beberapa kasus, integral seperti itu dapat didefinisikan dengan menggunakan [[Limit (matematika)|limit]] dari [[barisan]] integral Riemann wajar dengan selang yang semakin besar.

Jika selang dari integrasi tidak terbatas, sebagai contoh batas atasnya, maka integral takwajar adalah limit integral ketika batas atas menuju tak hingga:<ref>{{Harvnb|Apostol|1967|p=416}}.</ref>

: <math>\int_a^\infty f(x)\,dx = \lim_{b \to \infty} \int_a^b f(x)\,dx.</math>

Jika integran hanya terdefinisi atau terhingga pada selang setengah-buka, misalnya <math>(a,\,b],</math> maka limit (mungkin) dapat menghasilkan solusi yang terhingga:<ref>{{Harvnb|Apostol|1967|p=418}}.</ref>

: <math>\int_a^b f(x)\,dx = \lim_{\varepsilon \to 0} \int_{a+\varepsilon}^{b} f(x)\,dx</math>

Dengan kata lain, integral takwajar adalah limit dari integral wajar dengan salah satu batas integrasi menuju suatu nilai riil tertentu, atau <math>\infty,</math> atau <math>- \infty.</math> Dalam kasus-kasus yang lebih rumit, limit diperlukan pada kedua batas integrasi, atau pada titik-titik interior.

=== Integral lipat ===
{{Main|Integral lipat}}
[[Berkas:Volume_under_surface.png|ka|jmpl|Integral lipat dua yang menghitung volume dibawah permukaan <math>z=f(x,y)</math>]]Sama seperti integral tentu dari fungsi positif satu-variabel merepresentasikan luas daerah di antara grafik fungsi dan sumbu-''x'', ''integral lipat'' dari fungsi positif dua-variabel merepresentasikan volume daerah di antara permukaan fungsi dan bidang dari domainya.<ref>{{Harvnb|Anton|Bivens|Davis|2016|p=895}}.</ref> Sebagai contoh, untuk sebuah fungsi <math>f</math> bernilai riil dengan dua variabel, <math>x</math> dan <math>y,</math> integral fungsi tersebut atas persegi panjang <math>R</math> yang dihasilkan dari [[Produk Cartesius|perkalian Kartesius]] kedua selang integrasinya, <math>R=[a,b]\times [c,d],</math> dapat dituliskan sebagai<math display="block">\int_R f(x,y)\,dA</math>

dengan diferensial <math>dA</math> menandakan integrasi dilakukan terhadap luas. Integral lipat-dua ini dapat didefinisikan menggunakan [[jumlah Riemann]], dan merepresentasikan volume (bertanda) dibawah grafik <math>z=f(x,\,y)</math> atas domain <math>R.</math><ref name=":2">{{Harvnb|Anton|Bivens|Davis|2016|p=896}}.</ref> Dalam kondisi yang cocok (misal, jika <math>f</math> [[Fungsi kontinu|kontinu]]), [[teorema Fubini]] menyatakan bahwa integral ini dapat dituliskan sebagai integral berulang<ref>{{Harvnb|Anton|Bivens|Davis|2016|p=897}}.</ref> <math display="block">\int_a^b\left[\int_c^d f(x,y)\,dy\right]\,dx.</math>Bentuk tersebut menyederhanakan masalah menghitung integral lipat-dua menjadi menghitung integral satu-dimensi (sebanyak dua kali). Oleh karena itu, notasi lain dari integrasi atas <math>R</math> menggunakan simbol integral ganda:<ref name=":2" /> <math display="block">\iint_R f(x,y) \, dA.</math>Integrasi atas domain yang lebih umum dapat dilakukan. Integral dari sebuah fungsi <math>f,</math> menurut terhadap volume, atas daerah dimensi-''n'' <math>D \subseteq \R^n</math> dapat dituliskan:<math display="block">\int_D f(\mathbf x) d^n\mathbf x \ = \int_D f\,dV.</math>

=== Integral garis dan integral permukaan ===
{{Main|Integral garis|Integral permukaan}}
[[Berkas:Line-Integral.gif|ka|jmpl|Integral garis menjumlahkan elemen-elemen (panah berwarna hijau) sepanjang kurva (berwarna biru).]]Konsep dari integral dapat diperluas ke domain integrasi yang lebih umum, seperti pada kurva yang berkelok dan permukaan di ruang dimensi tinggi. Integral semacam itu masing-masing dikenal sebagai integral garis dan integral permukaan. Keduanya memiliki penerapan yang penting dalam fisika, contohnya ketika berurusan dengan [[medan vektor]].

''Integral garis'' adalah integral dengan fungsi integran dievaluasi sepanjang sebuah [[kurva]].<ref>{{Harvnb|Anton|Bivens|Davis|2016|p=980}}.</ref> Ada banyak jenis integral garis; pada kasus kurva tertutup, integral ini juga disebut dengan ''integral kontur''.

Fungsi yang diintegrasi dapat berupa [[medan skalar]] atau [[medan vektor]]. Nilai dari integral garis adalah jumlah dari nilai-nilai medan di setiap titik pada kurva, dikalikan bobot yang didapatkan dari fungsi pada kurva (umumnya [[panjang busur]], sedangkan untuk medan vektor: [[perkalian skalar]] medan vektor dengan vektor diferensial pada kurva).<ref>{{Harvnb|Anton|Bivens|Davis|2016|p=981}}.</ref> Pembobotan ini membedakan integral garis dari integral-integral sederhana yang tedefinisi pada selang. Banyak rumus dalam fisika memiliki bentuk kontinu yang alami ketika dinyatakan sebagai integral garis. Sebagai contoh, [[Usaha (fisika)|usaha]] setara dengan perkalian [[Gaya (fisika)|gaya]] <math>\mathbf F</math> dengan besar perpindahan <math>\mathbf s,</math> yang dalam bentuk vektor dituliskan sebagai:<ref>{{Harvnb|Anton|Bivens|Davis|2016|p=697}}.</ref> <math display="block">W=\mathbf F\cdot\mathbf s.</math>Untuk suatu objek yang bergerak sepanjang lintasan <math>C</math> di dalam medan vektor <math>\mathbf F,</math> misalnya [[medan listrik]] atau [[medan gravitasi]], total usaha yang dikerjakn oleh medan pada objek didapatkan dengan menjumlahkan usaha diferensial ketika memindahkan objek dari <math>\mathbf s</math> ke <math>\mathbf s + d \mathbf s.</math> Hal ini memberikan integral garis<ref>{{Harvnb|Anton|Bivens|Davis|2016|p=991}}.</ref> <math display="block">W=\int_C \mathbf F\cdot d\mathbf s.</math>

[[Berkas:Surface_integral_illustration.svg|ka|jmpl|Definisi dari integral permukaan didasarkan pada proses memotong permukaan menjadi elemen-elemen permukaan yang lebih kecil.]]''Integral permukaan'' memperumum [[integral lipat]] ke integrasi atas permukaan (yang mungkin berupa himpunan yang melengkung di suatu [[Ruang (matematika)|ruang]]). Fungsi integran dapat berupa [[medan skalar]] atau [[medan vektor]]. Nilai dari integral permukaan adalah hasil penjumlahan nilai-nilai medan pada semua titik di permukaan. Penjumlahan ini dapat dilakukan dengan memotong permukaan menjadi elemen-elemen permukaan, yang selanjutnya menghasilkan partisi untuk jumlah Riemann.<ref>{{Harvnb|Anton|Bivens|Davis|2016|p=1014}}.</ref>

A ''surface integral'' generalizes double integrals to integration over a [[Surface (mathematics)|surface]] (which may be a curved set in [[space]]); it can be thought of as the [[Multiple integral|double integral]] analog of the [[line integral]]. The function to be integrated may be a [[scalar field]] or a [[vector field]]. The value of the surface integral is the sum of the field at all points on the surface. This can be achieved by splitting the surface into surface elements, which provide the partitioning for Riemann sums.

Sebagai contoh dari penerapan integral permukaan, pertimbangkan sebuah medan vektor <math>\mathbf v</math> pada permukaan <math>S;</math> maksudnya, untuk setiap titik <math>p</math> di <math>S,</math> <math>\mathbf{v}(p)</math> berupa vektor. Bayangkan suatu [[fluida]] mengalir melalui <math>S,</math> sedemikian sehingga <math>\mathbf{v}(p)</math> menyatakan kecepatan fluida di titik <math>p.</math> [[Fluks]] didefinisikan sebagai banyaknya fluida yang mengalir melalui <math>S</math> per satuan waktu. Untuk menentukan nilai fluks, kita perlu menghitung hasil [[perkalian titik]] <math>\mathbf v</math> dengan [[vektor normal]] permukaan <math>S</math> pada setiap titik, yang selanjutnya menghasilkan bentuk integral atas permukaan:<ref>{{Harvnb|Anton|Bivens|Davis|2016|p=1024}}.</ref> <math display="block">\int_S {\mathbf v}\cdot \,d{\mathbf S}.</math>Fluks dalam contoh di atas dapat berupa fluida fisik seperti air dan udara, tetapi juga bisa berupa fluks elektrik atau magnetik. Integral permukaan banyak diterapkan dalam fisika, khususnya [[Fisika klasik|teori klasik]] [[Elektromagnetisme|elektromagnetik]].

== Sejarah ==
{{Lihat pula|Sejarah kalkulus}}{{Periksa terjemahan|en|Integral}}
===Integrasi pra-kalkulus===
Teknik sistematis terdokumentasi pertama yang mampu menentukan integral adalah [[metode penghabis]] dari [[Yunani kuno]] astronom [[Eudoksos dari Knidos|Eudoksos]] (''ca.'' 370 SM), yang berusaha untuk menemukan luas dan volume dengan memecahnya menjadi beberapa divisi yang luas atau volumenya diketahui. Metode tersebut dikembangkan lebih lanjut dan digunakan oleh [[Archimedes]] pada abad ke-3 SM dan digunakan untuk menghitung [[luas lingkaran]], [[luas permukaan]] dan [[volume]] [[bola]], luas [[elips]], luas di bawah [[parabola]], volume segmen revolusi [[paraboloid]], volume segmen [[hiperboloid]] revolusi, dan luas [[spiral]].<ref>{{Cite book|last=Heath|first=Thomas Little|year=1897|title=Karya Archimedes|location=Inggris|publisher=Cambridge University Publications|isbn=|pages=}}</ref>

Metode serupa dikembangkan secara independen di Tiongkok sekitar abad ke-3 M oleh [[Liu Hui]], yang menggunakan untuk mencari luas lingkaran. Metode ini kemudian digunakan pada abad ke-5 oleh ahli matematika ayah dan anak Tionghoa [[Zu Chongzhi]] dan [[Zu Geng (matematikawan)|Zu Geng]] untuk mencari volume bola ({{harvnb|Shea | 2007}}; {{harvnb|Katz|2004|pp=125–126}}).

Di [[Timur Tengah]], Hasan Ibn al-Haytham, dalam bahasa Latin sebagai [[Alhazen]] ({{c.|lk=no|965|1040}}&nbsp;AD) menurunkan rumus untuk jumlah [[pangkat empat]] s. Dia menggunakan hasil untuk melakukan apa yang sekarang disebut integrasi fungsi ini, di mana rumus untuk jumlah kuadrat integral dan [[paraboloid]].<ref name="katz">Katz, V.J. 1995. "Ide Kalkulus dalam Islam dan India." ''Majalah Matematika'' (Asosiasi Matematika Amerika), 68(3):163–174.</ref>

Kemajuan signifikan berikutnya dalam kalkulus integral baru mulai muncul pada abad ke-17. Pada saat ini, karya [[Bonaventura Cavalieri|Cavalieri]] dengan [[metode Indivisibles]] miliknya, dan karya [[Pierre de Fermat|Fermat]], mulai meletakkan dasar-dasar kalkulus modern, dengan Cavalieri menghitung integral dari {{math|''x''<sup>''n''</sup>}} dengan derajat nilai {{math|''n'' {{=}} 9}} dalam [[rumus kuadrat Cavalieri]]. Langkah selanjutnya dibuat pada awal abad ke-17 oleh [[Isaac Barrow|Barrow]] dan [[Evangelista Torricelli|Torricelli]], yang memberikan petunjuk pertama tentang hubungan antara integrasi. Barrow memberikan bukti pertama dari [[teorema fundamental kalkulus]]. [[John Wallis]] menggeneralisasi metode Cavalieri, menghitung integral dari nilai {{mvar|x}} menjadi kekuatan umum, termasuk kekuatan negatif dan kekuatan pecahan.

===Leibniz dan Newton===
Kemajuan besar dalam integrasi terjadi pada abad ke-17 dengan penemuan independen dari [[teorema dasar kalkulus]] oleh [[Gottfried Wilhelm Leibniz|Leibniz]] dan [[Isaac Newton|Newton]]. Leibniz menerbitkan karyanya tentang kalkulus sebelum Newton. Teorema menunjukkan hubungan antara integrasi dan diferensiasi. Hubungan tersebut, dikombinasikan dengan kemudahan pembedaan, dapat dimanfaatkan untuk menghitung integral. Secara khusus, teorema dasar kalkulus memungkinkan seseorang untuk memecahkan masalah kelas yang jauh lebih luas. Sama pentingnya adalah kerangka matematika komprehensif yang dikembangkan oleh Leibniz dan Newton. Diberikan nama kalkulus sangat kecil, tersebut memungkinkan untuk analisis fungsi yang tepat dalam domain kontinu. Kerangka ini akhirnya menjadi modern [[kalkulus]], yang notasinya untuk integral diambil langsung dari karya Leibniz.
<!--- Harap, jangan dihapus: berguna untuk verifikasi
Kalimat terakhir awalnya mengatakan 'karya Newton dan Leibniz', tetapi untuk integral, hanya notasi Leibniz yang digunakan. --->

===Formalisasi===
Sementara Newton dan Leibniz memberikan pendekatan sistematis untuk integrasi, pekerjaan mereka tidak memiliki derajat [[Kekakuan#Ketelitian matematika|rigor]]. [[George Berkeley|Bishop Berkeley]] secara mengesankan menyerang langkah langkah yang digunakan Newton, memanggil mereka "[[Analis#Kandungan|hantu dari jumlah yang telah pergi]]". Kalkulus memperoleh pijakan yang lebih kokoh dengan pengembangan [[Limit (matematika)|limit]]. Integrasi pertama kali diformalkan secara ketat, menggunakan batasan, oleh [[Bernhard Riemann|Riemann]]. Meskipun semua fungsi kontinu bagian yang dibatasi adalah Riemann-integrable pada interval yang dibatasi, selanjutnya fungsi yang lebih umum dipertimbangkan terutama dalam konteks [[analisis Fourier]] yang mendefinisikan Riemann tidak berlaku, dan [[Henri Lebesgue|Lebesgue]] merumuskan [[#Lebesgue|definisi integral yang berbeda]], didirikan di [[Ukur (matematika)|teori ukuran]] (subbidang dari [[analisis nyata]]). Definisi integral lainnya, memperluas pendekatan Riemann dan Lebesgue, telah diusulkan. Pendekatan ini berdasarkan sistem bilangan real adalah yang paling umum saat ini, tetapi ada pendekatan alternatif, seperti definisi integral sebagai [[bagian standar]] dari jumlah Riemann tak terbatas, berdasarkan sistem [[bilangan hiperreal]].

===Notasi sejarah===
Notasi untuk integral tak tentu diperkenalkan oleh [[Gottfried Wilhelm Leibniz]] pada tahun 1675 ({{Harvnb|Burton|1988|loc=p.&nbsp;359}}; {{Harvnb|Leibniz|1899|loc=p.&nbsp;154}}). Dia mengadaptasi [[simbol integral]], '''[[∫]]''', dari lambang berbentuk ''[[ſ]]'', singkatan dari ''summa'' (ditulis sebagai ''ſumma''; dari [[Bahasa Latin]] "sum" atau "total"). Notasi modern untuk integral pasti, dengan batas di atas dan di bawah integral, pertama kali digunakan oleh [[Joseph Fourier]] ''Mémoires'' dari Akademi Prancis sekitar tahun 1819–2020, dicetak ulang dalam bukunya tahun 1822 ({{Harvnb|Cajori|1929|loc=pp.&nbsp;249–250}}; {{Harvnb|Fourier|1822|loc=§231}}).

[[Isaac Newton]] menggunakan batang vertikal kecil di atas variabel untuk menunjukkan integrasi, atau menempatkan variabel di dalam kotak. Bilah vertikal mudah dikacaukan pada nilai {{math|{{overset|'''.'''|''x''}}}} atau {{math|''x''′}}, yang digunakan untuk menunjukkan diferensiasi, dan notasi kotak sulit untuk direproduksi oleh printer, jadi notasi tersebut tidak digunakan secara luas.

=== Penggunaan pertama dari istilah tersebut ===
Istilah ini pertama kali dicetak dalam [[bahasa Latin]] pada tahun 1690: "Ergo et horum Integralia aequantur" ([[Jacob Bernoulli|Bernoulli]], Opera 1744, Vol. 1, hal. 423).<ref>{{Citation|last=Roero|first=C.S.|chapter=Gottfried Wilhelm Leibniz, tiga makalah pertama tentang kalkulus (1684, 1686, 1693)|date=2005|title=Landmark Writings in Western Mathematics 1640-1940|pages=46–58|publisher=Elsevier|language=en|doi=10.1016/b978-044450871-3/50085-1|isbn=978-0-444-50871-3}}</ref>

Istilah ini digunakan dalam paragraf yang mudah dipahami dari [[Guillaume de l'Hôpital]] pada tahun 1696:<ref>{{Cite book|last=L'Hospital|first=Guillaume-François-Antoine de (1661-1704) Auteur du texte|date=1696|url=https://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k205444w|title=Analyse des infiniment petits, pour l'intelligence des lignes courbes|language=Bahasa Inggris}}</ref><blockquote>Dans tout cela il n'y a encore que la premiere partie du calcul de M. Leibniz, laquelle consiste à descendre des grandeurs entiéres à leur différences infiniment petites, et à comparer entr'eux ces infiniment petits de quelque genre qu'ils soient: c'est ce qu'on appel calcul différentiel. Pour l'autre partie, qu'on appelle Calcul intégral, et qui consiste à remonter de ces infiniment petits aux grandeurs ou aux touts dont ils sont les différences, c'est-à-dire à en trouver les sommes, j'avois aussi dessein de le donner. Mais M. Leibniz m'ayant écrit qu'il y travailloit dans un Traité qu'il intitule De Scientia infiniti, je n'ay eu garde de prive le public d'un si bel Ouvrage qui doit renfermer tout ce qu'il y a de plus curieux pour la Méthode inverse des Tangentes...</blockquote>"Dalam semua itu, hanya ada bagian pertama dari kalkulus M. Leibniz, yang terdiri dari turun dari besaran integral ke perbedaan kecil tak terhingga, dan dalam membandingkan antara satu sama lain yang sangat kecil tak terhingga dari jenis yang mungkin: inilah yang disebut [[kalkulus diferensial]]. Adapun bagian lain, yang disebut kalkulus integral, dan itu terdiri dari kembali ke atas dari yang sangat kecil ke kuantitas, atau bagian penuh dari perbedaan mereka, yaitu untuk menemukan jumlah mereka, saya juga berniat untuk mengungkapkannya. Tetapi mengingat M. Leibniz menulis kepada saya bahwa dia sedang mengerjakannya di sebuah buku yang dia sebut De Scientia infiniti, Saya berhati-hati untuk tidak menghilangkan publik dari karya yang begitu indah yang karena mengandung semua yang paling aneh dalam metode kebalikan dari [[garis singgung]]..."

== Lihat pula ==
* [[Permukaan integral]]
* [[Tabel integral]]
* [[Turunan]]
* [[Integral geometri]]

== Catatan kaki ==
<references group="lower-alpha" />
== Referensi ==
<references responsive="" />

== Bacaan lebih lanjut ==
* {{cite book|last= Kurnianingsih|first= Sri|authorlink=|coauthors=Kuntarti, Sulistiyono|title=Matematika SMA dan MA 3A Untuk Kelas XII Semester 1 Program IPA|year= 2007|publisher= Esis/Erlangga|location= Jakarta|id= ISBN 979-734-504-1 }} {{id icon}}
* {{cite book|last= Kurnianingsih|first= Sri|authorlink=|coauthors=Kuntarti, Sulistiyono|title=Matematika SMA dan MA 3A Untuk Kelas XII Semester 1 Program IPS|year= 2007|publisher= Esis/Erlangga|location= Jakarta|id= ISBN 979-734-567-X }} {{id icon}}

== Pranala luar ==
* {{id}} [http://orinetz.com/blog/viewblogentry.php?specific=X7ID9BQDVWQ51XJ5A2VD2M3EA&orinetz_lang=2 Operator Integrasi Berulang]{{Pranala mati|date=Mei 2021 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=yes }}

[[Kategori:Integral| ]]