定积分典型例题11198
定积分典型例题
例1 求21lim
n n
→∞L ． 分析 将这类问题转化为定积分主要是确定被积函数和积分上下限．若对题目中被积函数难以想到，可采取如下方法：先对区间[0,1]n 等分写出积分和，再与所求极限相比较来找出被积函数与积分上下限．
解 将区间[0,1]n 等分，则每个小区间长为1
i x n
?=，然后把2111n n n =?的一个因子1n 乘
入和式中各项．于是将所求极限转化为求定积分．即
21lim
n n →∞+L =1lim n n →∞+L =34
=?．
例2
?
=_________．
解法1 由定积分的几何意义知，0
?等于上半圆周22(1)1x y -+= (0y ≥)
与x 轴所围成的图形的面积．故0
?=
2
π
． 例18 计算2
1
||x dx -?．
分析 被积函数含有绝对值符号，应先去掉绝对值符号然后再积分．
解 2
1||x dx -?＝0
2
10()x dx xdx --+??＝220210[][]22x x --+＝5
2
．
注 在使用牛顿－莱布尼兹公式时,应保证被积函数在积分区间上满足可积条件．如
3
322
2111
[]6
dx x x --=-=?，则是错误的．错误的原因则是由于被积函数21x 在0x =处间断且在被积区间内无界.
例19 计算2
20
max{,}x x dx ?．
分析 被积函数在积分区间上实际是分段函数
212()01x x f x x x ?<≤=?≤≤?
．
解
232
12
2
2
12010
1
1717max{,}[][]23236
x x x x dx xdx x dx =+=+=+=?
??
例20 设()f x 是连续函数，且10
()3()f x x f t dt =+?，则()________f x =． 分析 本题只需要注意到定积分()b
a f x dx ?是常数（,a
b 为常数）．
解 因()f x 连续，()f x 必可积，从而10
()f t dt ?是常数，记1
()f t dt a =?，则
()3f x x a =+，且11
(3)()x a dx f t dt a +==??．
所以
2101
[3]2
x ax a
+=，即132a a +=， 从而14a =-，所以 3
()4
f x x =-．
例21 设23, 01()52,12
x x f x x x ?≤<=?-≤≤?，0
()()x F x f t dt =?，02x ≤≤，求()F x , 并讨论()
F x 的连续性．
分析 由于()f x 是分段函数, 故对()F x 也要分段讨论． 解 （1）求()F x 的表达式．
()F x 的定义域为[0,2]．当[0,1]x ∈时，[0,][0,1]x ?, 因此
23300
()()3[]x
x
x
F x f t dt t dt t x ====??．
当(1,2]x ∈时，[0,][0,1][1,]x x =U , 因此, 则
1201
()3(52)x
F x t dt t dt =+-??=31201[][5]x t t t +-=2
35x x -+-，
故
3
2
, 01
()35,12x x F x x x x ?≤
． (2) ()F x 在[0,1)及(1,2]上连续, 在1x =处，由于
21
1
lim ()lim(35)1x x F x x x ++→→=-+-=, 31
1
lim ()lim 1x x F x x --
→→==, (1)1F =． 因此, ()F x 在1x =处连续, 从而()F x 在[0,2]上连xu
例22 计算21
-?
．
分析 由于积分区间关于原点对称，因此首先应考虑被积函数的奇偶性． 解 21
-?
=21
1
--+?
?
2是偶函数，而
是奇函数，有1
0-=?
, 于是
21
-?=2
14?=04?=1044dx -??
由定积分的几何意义可知4
π
=
?, 故
21
1
4444
dx π
π-=-?
=-?
?．
例23 计算3
4
1
2
e e
?．
分析 被积函数中含有
1
x
及ln x ，考虑凑微分．
解
3
4
1
2
e e ?
=3
4e 3
4
1
2
e e
?=?
=3
4
12
e e =
6
π． 例24 计算4
sin 1sin x
dx x
π
+?．
解
40
sin 1sin x dx x π
+?
=420sin (1sin )1sin x x dx x
π--?=24
4200sin tan cos x dx xdx x ππ
-?? =244200
cos (sec 1)cos d x x dx x π
π
---??
=44
00
1[][tan ]cos x x x ππ
--=24
π-例26 计算
0a ?，其中0a >．
解法1 令sin x a t =，则
a
?
2
cos sin cos t
dt t t
π
=+?
201(sin cos )(cos sin )2sin cos t t t t dt t t π++-=+? 201(sin cos )[1]2sin cos t t dt t t
π'
+=++?
[]20
1ln |sin cos |2
t t t π
=++=4π． 注 如果先计算不定积分
，再利用牛顿-莱布尼兹公式求解,则比较复杂，
由此可看出定积分与不定积分的差别之一．
例27 计算ln 0
?
．
分析 被积函数中含有根式，不易直接求原函数，考虑作适当变换去掉根式．
解 设u =2ln(1)x u =+，221
u
dx du u =
+，则
ln 0
?
=22220(1)241u u u du u u +?=++?2
2222200442244
u u du du u u +-=++??
2
2
20
1
284
du du u =-=+??
4π-．
例29 计算30
sin x xdx π
?．
分析 被积函数中出现幂函数与三角函数乘积的情形，通常采用分部积分法．
解
30
sin x xdx π
?
30
(cos )xd x π
=-?330
[(cos )](cos )x x x dx π
π
=?---?
30
cos 6xdx π
π
=-
+?6
π=
-． 例30 计算12
0ln(1)
(3)x dx x +-?．
分析 被积函数中出现对数函数的情形，可考虑采用分部积分法．
解 120ln(1)(3)x dx x +-?=101ln(1)()3x d x +-?=11
00111[ln(1)]3(3)(1)x dx x x x +-?--+? =101111ln 2()2413dx x x
-++-?
11
ln 2ln324
=-． 例31 计算20
sin x e xdx π
?．
分析 被积函数中出现指数函数与三角函数乘积的情形通常要多次利用分部积分法．
解 由于20
sin x e xdx π
?20
sin x
xde π
=?2200
[sin ]cos x
x e x e xdx ππ
=-?
2
20
cos x e e xdx π
π
=-?， （1）
而
20
cos x
e xdx π
?
2
cos x
xde π
=?220
[cos ](sin )x
x e x e x dx π
π
=-?-?
20
sin 1x e xdx π
=-?， （2）
将（2）式代入（1）式可得
20
sin x
e xdx π
?
2
20
[sin 1]x e e xdx π
π
=--?,
故
20
sin x
e xdx π
?
21(1)2
e π
=+．
例32 计算1
0arcsin x xdx ?．
分析 被积函数中出现反三角函数与幂函数乘积的情形，通常用分部积分法．
解 1
0arcsin x xdx ?21
0arcsin ()2x xd =?2211
00[arcsin ](arcsin )2
2x x x d x =?-?
2
1
142π
=-?
． （1） 令sin x t =，则
21
?
20
sin t π
=?
220
sin cos cos t
tdt t
π
=??
220sin tdt π
=? 20
1cos22t dt π
-==?2
0sin 2[]24t t π-4
π=． （2）
将（2）式代入（1）式中得
1
arcsin x xdx =
?
8
π． 例33 设()f x 在[0,]π上具有二阶连续导数，()3f π'=且0
[()()]cos 2f x f x xdx π''+=?，
求(0)f '．
分析 被积函数中含有抽象函数的导数形式，可考虑用分部积分法求解． 解 由于0
[()()]cos f x f x xdx π''+?0
()sin cos ()f x d x xdf x ππ
'=+??
[]000
{()sin ()sin }{[()cos ]()sin }f x x f x xdx f x x f x xdx ππ
π
π'''=-++??
()(0)2f f π''=--=．
故 (0)f '=2()235f π'--=--=-．
，
例35（00研） 设函数()f x 在[0,]π上连续，且
()0f x dx π
=?
，0
()cos 0f x xdx π
=?．
试证在(0,)π内至少存在两个不同的点12,ξξ使得12()()0f f ξξ==．
分析 本题有两种证法：一是运用罗尔定理，需要构造函数0()()x
F x f t dt =?，找出()F x
的三个零点，由已知条件易知(0)()0F F π==，0x =，x π=为()F x 的两个零点，第三个零点的存在性是本题的难点．另一种方法是利用函数的单调性，用反证法证明()f x 在(0,)π之间存在两个零点．
证法1 令0()(),0x
F x f t dt x π=≤≤?，则有(0)0,()0F F π==．又
00
()cos cos ()[cos ()]()sin f x xdx xdF x xF x F x xdx π
ππ
π==+?
??
()sin 0F x xdx π
==?，
由积分中值定理知，必有(0,)ξπ∈，使得
()sin F x xdx π
?
=()sin (0)F ξξπ?-．
故()sin 0F ξξ=．又当(0,),sin 0ξπξ∈≠，故必有()0F ξ=．
于是在区间[0,],[,]ξξπ上对()F x 分别应用罗尔定理，知至少存在
1(0,)ξξ∈，2(,)ξξπ∈，
使得
12()()0F F ξξ''==，即12()()0f f ξξ==．
例36 计算2043
dx
x x +∞
++?
．
分析 该积分是无穷限的的反常积分，用定义来计算．
解
20
43dx x x +∞
++?
=2
0lim 43t t dx x x →+∞++?=0111lim ()213
t t dx x x →+∞-++? =011lim [ln ]23t t x x →+∞++=111lim (ln ln )233
t t t →+∞+-+ =
ln 3
2
． 例37
计算3
+∞
?
．
解
3
+∞
?
2
23
3
sec tan sec tan d π
π
θθ
θθθ
+∞
=?
?
23
cos 1d π
πθθ==-
?． 例38
计算4
2
?
．
分析 该积分为无界函数的反常积分，且有两个瑕点，于是由定义，当且仅当
3
2
?
和4
3
?
均收敛时，原反常积分才是收敛的．
解 由于
3
2
?
3
2
lim a
a +→?
3
2
lim a
a +→?
=32
lim[arcsin(3)]a a x +
→-=2
π
．
4
3
?
=34
lim b
b -→?
=3
4
lim b
b -→?
=34
lim[arcsin(3)]b
b x -
→-=2
π
． 所以
4
2
?
2
2
π
π
π=
+
=．
例39
计算0
+∞
?
．
分析 此题为混合型反常积分，积分上限为+∞，下限0为被积函数的瑕点． 解
t =，则有
+∞
?
＝50
22
2(1)
tdt t t +∞
+?
＝50
22
2(1)
dt t +∞
+?
，
再令tan t θ=，于是可得
50
22
(1)
dt t +∞
+?
＝250
22
tan (tan 1)
d π
θθ+?
＝2250
sec sec d π
θθθ
?
＝230sec d π
θ
θ? ＝3
20
cos d π
θθ?＝220
(1sin )cos d π
θθθ-?
＝220
(1sin )sin d π
θθ-?
＝3/2
1[sin sin ]3
πθθ-＝23． 例40
计算2
1
?． 解 由于
2
21
11211
1()
d x x x +
-==?
??，
可令1
t x x
=-
，则当x =
t =；当0x -→时，t →+∞；当0x +→时，t →-∞；
当1x =时，0t =；故有
2
1
0102
11
()()
1
2()d x d x x x x x
--=++-?
??
02
2dt
t +∞
-∞=+
+?
?
1
arctan )2
π=
+ ． 注 有些反常积分通过换元可以变成非反常积分，如例32、例37、例39；而有些非反常积分通过换元却会变成反常积分，如例40，因此在对积分换元时一定要注意此类情形．
例41 求由曲线1
2
y x =，3y x =，2y =，1y =所围成的图形的面积．
分析 若选x 为积分变量，需将图形分割成三部分去求，如图5－1所示，此做法留给读者去完成．下面选取以
y 为积分
变量．
解 选取y 为积分变量，其变化范围为[1,2]y ∈，则面积元素为
dA =1
|2|3
y y dy -=1(2)3y y dy -．
于是所求面积为
211
(2)3
A y y dy =-?=52．
例42 抛物线22y x =把圆22
8x y +=分成两部分，求这两部分面积之比．
解 抛物线2
2y x =与圆2
2
8x y +=的交点分别为(2,2)与(2,2)-，
如图所示5－2所示，抛物线将圆分成两个部分1A ，2A ，记它们的面积分别为1S ，2S ，则有
图5－2
1S =22
2
2(8)2y y dy ---?=244
88cos 3d π
πθθ--?=423π+，218S A π=-=4
63π-，于是
12S S =4
23463
ππ+-=3292
ππ+-． 例43 求心形线1cos ρθ=+与圆3cos ρθ=所围公共部分的面积．
分析 心形线1cos ρθ=+与圆3cos ρθ=的图形如图5－3所示．由图形的对称性，只需计算上半部分的面积即可．
解 求得心形线1cos ρθ=+与圆3cos ρθ=的交点为
(,)ρθ=3(,)23
π
±，由图形的对称性得心形线1cos ρθ=+与
圆3cos ρθ=所围公共部分的面积为
图5－3
A =2
2320
3112[(1cos )(3cos )]22
d d π
π
πθθθθ++?
?=54π． 3
π
θ=
3cos ρθ
=3
2
1
1
-x
o
y
1
21
-2A 1
A 1
2
(2,2)
-o
x
y
22y x
=2
2
8
x y +=2-1-1
2
1-2
-2
x y =
1
y =3y x
=o 1-3
-3
2121
1
-2-x
y
2y =图5－1
3
4
2-1cos ρθ
=+
例44 求曲线ln y x =在区间(2,6)内的一条切线，使得该切线与直线2x =，6x =和曲线ln y x =所围成平面图形的面积最小（如图5－4所示）．
分析 要求平面图形的面积的最小值，必须先求出面积的表达式．
解 设所求切线与曲线ln y x =相切于点(,ln )c c ，则切线方程为1ln ()y c x c c
-=-．又切线与直线2x =，6x =和曲线
ln y x =所围成的平面图形的面积为
图5－4
A =621[()ln ln ]x c c x dx c -+-?=4
4(1)4ln 46ln 62ln 2c c
-++-+．
由于
dA dc =2164
c c
-+=24(4)c c --， 令
0dA dc =，解得驻点4c =．当4c <时0dA
dc
<，而当4c >时0dA dc >．故当4c =时，A 取得极小值．由于驻点唯一．故当4c =时，A 取得最小值．此时切线方程为：
1
1ln 44
y x =
-+． 例45 求圆域222()x y b a +-≤（其中b a >）绕x 轴旋转而成的立体的体积．
解 如图5－5所示，选取x 为积分变量，得上半圆周的方程为
222y b a x =+-，
下半圆周的方程为
221y b a x =--．
图5－5
则体积元素为
dV =2
22
1()y y dx ππ-=224b a x dx π-．于是所求旋转体的体积为 V =22
4a
a
b a x dx π--?
=22
8a
b a x dx π-?
=284
a b ππ?
=222a b π．
注 可考虑选取y 为积分变量，请读者自行完成． 例46 过坐标原点作曲线ln y x =的切线，该切线与曲线ln y x =及x 轴围成平面图形D ．
（1）求D 的面积A ；
图5－6
计算，如图5－6所示．
ln y x
=ln y x
=y x
o
1
2
3
1
1
y x
e
=(0,)
b o
222
()(0)
x y b a b a +-=>>x
y
1x
o y
23121
-4567
3
ln y x
=2
x =6
x =(,ln )
c c
解 （1）设切点横坐标为0x ，则曲线ln y x =在点00(,ln )x x 处的切线方程是
000
1
ln ()y x x x x =+
-． 由该切线过原点知0ln 10x -=，从而0x e =，所以该切线的方程是1
y x e
=．从而D 的面积
1
0()12
y e
A e ey dy =-=
-?． 例47 有一立体以抛物线22y x =与直线2x =所围成的图形为底，而垂直于抛物线的轴的截面都是等边三角形，如图5－7所示．求其体积．
解 选x 为积分变量且[0,2]x ∈．过x 轴上坐标为x 的点作垂直于x 轴的平面，与立体相截的截面为等边三角形，
其底边长为得等边三角形的面积为
图5－7
()A x 2=． 于是所求体积为 V =2
()A x dx ?=2
?=
定积分典型例题20例答案(供参考)
定积分典型例题20例答案 例1 求2 1lim n n →∞L ． 分析 将这类问题转化为定积分主要是确定被积函数和积分上下限．若对题目中被积函数难以想到，可采取如下方法：先对区间[0,1]n 等分写出积分和，再与所求极限相比较来找出被积函数与积分上下限． 解 将区间[0,1]n 等分，则每个小区间长为1i x n ?=，然后把2111 n n n =?的一个因子1n 乘 入和式中各项．于是将所求极限转化为求定积分．即 21lim n n →∞+L =1lim n n →∞+L =34 = ?． 例2 0 ? =_________． 解法1 由定积分的几何意义知，0 ?等于上半圆周22(1)1x y -+= (0y ≥) 与x 轴所围成的图形的面积．故0 ? = 2 π ． 解法2 本题也可直接用换元法求解．令1x -=sin t （2 2 t π π - ≤≤ ），则 ? =2 2 tdt ππ- ? =2tdt =220 2cos tdt π ?= 2 π 例3 （1）若2 2 ()x t x f x e dt -=?，则()f x '=___；（2）若0 ()()x f x xf t dt =?，求()f x '=___． 分析 这是求变限函数导数的问题，利用下面的公式即可 () () ()[()]()[()]()v x u x d f t dt f v x v x f u x u x dx ''=-?． 解 （1）()f x '=42 2x x xe e ---； （2） 由于在被积函数中x 不是积分变量，故可提到积分号外即0()()x f x x f t dt =?，则 可得 ()f x '=0()()x f t dt xf x +?． 例4 设()f x 连续，且31 ()x f t dt x -=?，则(26)f =_________． 解 对等式310 ()x f t dt x -=? 两边关于x 求导得 32(1)31f x x -?=， 故321(1)3f x x -= ，令3126x -=得3x =，所以1(26)27 f =．
定积分典型例题11254
定积分典型例题 例1 求21lim n n →∞L ． 分析 将这类问题转化为定积分主要是确定被积函数和积分上下限．若对题目中被积函数难以想到，可采取如下方法：先对区间[0,1]n 等分写出积分和，再与所求极限相比较来找出被积函数与积分上下限． 解 将区间[0,1]n 等分，则每个小区间长为1i x n ?=，然后把2111n n n =?的一个因子1 n 乘 入和式中各项．于是将所求极限转化为求定积分．即 21lim n n →∞L =1lim n n →∞+L =34 =?． 例2 ? =_________． 解法1 由定积分的几何意义知，0 ?等于上半圆周22(1)1x y -+= (0y ≥) 与x 轴所围成的图形的面积．故0 ? = 2 π ． 解法2 本题也可直接用换元法求解．令1x -=sin t （2 2 t π π - ≤≤ ），则 ? =2 2 tdt ππ- ? =2tdt =220 2cos tdt π ?= 2 π 例3 比较1 2 x e dx ?，2 1 2 x e dx ?，1 2 (1)x dx +?． 分析 对于定积分的大小比较，可以先算出定积分的值再比较大小，而在无法求出积分值时则只能利用定积分的性质通过比较被积函数之间的大小来确定积分值的大小． 解法1 在[1,2]上，有2 x x e e ≤．而令()(1)x f x e x =-+，则()1x f x e '=-．当0x >时，()0f x '>，()f x 在(0,)+∞上单调递增，从而()(0)f x f >，可知在[1,2]上，有1x e x >+．又 1 22 1 ()()f x dx f x dx =-? ?，从而有2 111 2 2 2 (1)x x x dx e dx e dx +>>???． 解法2 在[1,2]上，有2 x x e e ≤．由泰勒中值定理2 12! x e e x x ξ=++得1x e x >+．注意到 1 2 2 1 ()()f x dx f x dx =-? ?．因此 2 1 11 2 2 2 (1)x x x dx e dx e dx +>>? ??． 例4 估计定积分2 2x x e dx -?的值． 分析 要估计定积分的值, 关键在于确定被积函数在积分区间上的最大值与最小值．
定积分典型例题56177
定积分典型例题 例1 求332 1lim )n n n →∞+． 分析 将这类问题转化为定积分主要是确定被积函数和积分上下限．若对题目中被积函数难以想到，可采取如下方法：先对区间[0,1]n 等分写出积分和，再与所求极限相比较来找出被积函数与积分上下限． 解 将区间[0,1]n 等分，则每个小区间长为1 i x n ?=，然后把2111n n n =?的一个因子1n 乘入和式中各 项．于是将所求极限转化为求定积分．即 3321lim )n n n →∞+=3 1lim )n n n n →∞+=03 4 =?． 例2 ? =_________． 解法1 由定积分的几何意义知，0 ? 等于上半圆周22(1)1x y -+= (0y ≥) 与x 轴所围成的图形的面积．故0 ?= 2 π． 例18 计算 2 1 ||x dx -? ． 分析 被积函数含有绝对值符号，应先去掉绝对值符号然后再积分． 解 2 1 ||x dx -? ＝02 1 ()x dx xdx --+?? ＝220210[][]22x x --+＝5 2 ． 注 在使用牛顿－莱布尼兹公式时,应保证被积函数在积分区间上满足可积条件．如 3 322 2111 []6 dx x x --=-=?，则是错误的．错误的原因则是由于被积函数21x 在0x =处间断且在被积区间内无界. 例19 计算 2 20 max{,}x x dx ? ． 分析 被积函数在积分区间上实际是分段函数 212 ()01x x f x x x ?<≤=?≤≤? ． 解 232 12 2 2 12010 1 1717 max{,}[][]23236 x x x x dx xdx x dx =+=+=+=? ?? 例20 设()f x 是连续函数，且1 ()3()f x x f t dt =+? ，则()________f x =． 分析 本题只需要注意到定积分 ()b a f x dx ? 是常数（,a b 为常数）． 解 因()f x 连续，()f x 必可积，从而 1 ()f t dt ? 是常数，记1 ()f t dt a =?，则 ()3f x x a =+，且1 1 (3)()x a dx f t dt a +==??． 所以
定积分高考试题
定积分与微积分 一、知识回顾： 1.用定义求定积分的一般方法是： ①分割：n 等分区间[],a b ； ②近似代替：取点[]1,i i i x x ξ-∈； ③求和： 1 ()n i i b a f n ξ=-∑； ④取极限： () 1 ()lim n b i a n i b a f x dx f n ξ→∞ =-=∑? 2.曲边图形面积：()b a S f x dx =?； 变速运动路程2 1 ()t t S v t dt =? ； 变力做功 ()b a W F r dr = ? . 3.定积分有如下性质： 性质1 =?b a dx 1 性质2 =? b a dx x kf )( （其中k 是不为0的常数） （定积分的线性性质） 性质3 ?=±b a dx x f x f )]()([2 1 （定积分的线性性质） 性质4 ??? +=c a b c b a dx x f dx x f dx x f )()()( 其中（b c a <<） 4.定积分的计算（微积分基本定理） （1）（牛顿——莱布尼兹公式）若)(x f 是区间],[b a 上的连续函数，并且)()(x f x F ='，那么有 二、常考题型： 一选择题 1.由直线与曲线y=cosx 所围成的封闭图形的面积为（ ） A 、 B 、1 C 、 D 、 2.由曲线y=x 2 ，y=x 3 围成的封闭图形面积为（ ） A 、 B 、 C 、 D 、 ? -==b a b a a F b F x F dx x f ) ()()()(
3.由曲线y=，直线y=x ﹣2及y 轴所围成的图形的面积为（ ） A 、 B 、4 C 、 D 、6 4. ? +1 )2(dx x e x 等于（ ） A 、1 B 、e ﹣1 C 、e D 、e 2 +1 5. ? 4 2 1 dx x dx 等于（ ） A 、﹣2ln2 B 、2ln2 C 、﹣ln2 D 、ln2 6. dx x ?--2 2 )cos 1(π π等于（ ） A 、π B 、2 C 、π﹣2 D 、π+2 7. 已知则? -= a a xdx 2 1 cos （a ＞0），则?a xdx 0cos =（ ） A 、2 B 、1 C 、 D 、 8. 下列计算错误的是（ ） A 、 ?- =π π 0sin xdx B 、 ? = 1 32dx x C 、 ?? -=22 2 cos 2cos π ππ xdx xdx D 、 ?- =π π0sin 2 xdx 9 计算dx x ? -2 24的结果是（ ） A 、4π B 、2π C 、π D 、 10. 若 0)32(0 2=-? dx x x k ，则k 等于（ ） A 、0 B 、1 C 、0或1 D 、以上均不对 11.下列结论中成立的个数是（ ） ①∑?=?= n i n n i dx x 133 1 031；②∑?=?-=n i n n i dx x 131031)1( ；③∑?=∞→?=n i n n n i dx x 1331031lim 。 A .0 B .1 C .2 D .3 12.根据定积分的定义，?202 dx x =（ ） A . ∑=?-n i n n i 1 21)1( B . ∑=∞→?-n i n n n i 121)1(lim C . ∑=?n i n n i 122)2( D . ∑=∞→?n i n n n i 122 )2(lim 13.变速直线运动的物体的速度为v(t)，初始t=0时所在位置为0s ，则当1t 秒末它所在的位置 为 （ ） A ． ? 1 )(t dt t v B ．dt t v s t ? + 1 0)( C ．00 1 )(s dt t v t -? D ．dt t v s t ?-1 0)(
定积分典型例题20例答案
定积分典型例题20例答案 例1 求33322 32 1lim (2)n n n n n →∞+++． 分析 将这类问题转化为定积分主要是确定被积函数和积分上下限．若对题目中被积函数难以想到，可采取如下方法：先对区间[0,1]n 等分写出积分和，再与所求极限相比较来找出被积函数与积分上下限． 解 将区间[0,1]n 等分，则每个小区间长为1i x n ?=，然后把2111n n n =?的一个因子1 n 乘 入和式中各项．于是将所求极限转化为求定积分．即 33322 32 1lim (2)n n n n n →∞+++=333 112 lim ()n n n n n n →∞++ +=1303 4 xdx =?． 例2 2 20 2x x dx -? =_________． 解法1 由定积分的几何意义知，2 20 2x x dx -?等于上半圆周22(1)1x y -+= (0y ≥) 与x 轴所围成的图形的面积．故220 2x x dx -? = 2 π ． 解法2 本题也可直接用换元法求解．令1x -=sin t （2 2 t π π - ≤≤ ），则 2 2 2x x dx -? =2 2 2 1sin cos t tdt ππ- -? =2 2 21sin cos t tdt π -? =220 2cos tdt π ?= 2 π 例3 （1）若2 2 ()x t x f x e dt -=?，则()f x '=___；（2）若0 ()()x f x xf t dt =?，求()f x '=___． 分析 这是求变限函数导数的问题，利用下面的公式即可 () () ()[()]()[()]()v x u x d f t dt f v x v x f u x u x dx ''=-?． 解 （1）()f x '=42 2x x xe e ---； （2） 由于在被积函数中x 不是积分变量，故可提到积分号外即0()()x f x x f t dt =?，则 可得 ()f x '=0()()x f t dt xf x +?． 例4 设()f x 连续，且31 ()x f t dt x -=?，则(26)f =_________． 解 对等式310 ()x f t dt x -=? 两边关于x 求导得 32(1)31f x x -?=，
定积分典型例题
定积分典型例题 例 1 求 Iim J 2(^n τ +Q2n 2 +H ∣ +V ∏3). n _.: ∏ 分析将这类问题转化为定积分主要是确定被积函数和积分上下限?若对题目中被积函数难以想到， 可采取如下方法：先对区间［O, 1］n 等分写出积分和，再与所求极限相比较来找出被积函数与积分上下限. 1 III 1 解 将区间［0, 1］ n 等分，则每个小区间长为.汉=丄，然后把—=丄1的一个因子-乘入和式中 n n n n n 各项?于是将所求极限转化为求定积分?即 n i ?^贰+痢+山+疔)=曲(￡ +￡ +川+晋)=MdX=扌? 例 2 ￡ J 2x 一 X d X __________ . 解法1由定积分的几何意义知， °?2x -χ2dx 等于上半圆周(x_1) y =1 (y_0) 与X 轴所围成的图形的面积?故 2? 2^x 2dx = _ ? ■° 2 解法2本题也可直接用换元法求解?令 x_1 = sint (—巴 定积分在高考中的常见题 型 Last revision on 21 December 2020 定积分在高考中的常见题型解法 贵州省印江一中（555200） 王代鸿 定积分作为导数的后续课程，与导数运算互为逆运算,也是微积分基本概念之一，同时为大学数学分析打下基础。从高考题中来看，定积分是高考命题的一种新方向，在高考复习中要求学生了解定积分的定义，几何意义，掌握解决问题的方法。 一、利用微积分基本定理求定积分 1、微积分基本定理：一般地，如果)(x f 是区间[]b a ,上的连续函数，并且)()(x f x F ='，那么?-=b a b F a F dx X f )()()(.这个结论叫做微积分基本定理（又叫牛顿-莱布尼兹公式）。 2、例题讲义 例1、计算?+e dx x x 1)21( 解：因为 x x x x 21 )ln 2+='+（ 所以?+e dx x x 1)21(=22212)11(ln )(ln |ln e e e x x e =+-+=+）（ 【解题关键】：计算?b a dx X f )(的关键是找到满足)()(x f x F ='的函数)(x F 。 跟踪训练：1计算?+2 0)cos (π dx x e x 二、利用定积分的几何意义求定积分。 1、定积分的几何意义 ：设函数y=f(x)在 []b a ,上y=f(x)非负、连续，由直线x=a,x=b, y=0及曲线y=f(x) 所围成的曲边梯形面积 S=?b a dx X f )( 2、例题讲义： 例2、求由曲线12+=x y ，直线2y x =-及y 轴所围成的图形的面积S 等于=___________ 解： 联立方程组 （如图所示） ? ??-=+=11x y x y 解得???==34y x S =BCD OBCE AOB S S S 曲边梯形曲边梯形++? =dx x x dx x )1(11112 14210--++++????）（）（ = 412231023|)22 132(|)3221x x x x x +-+++（ =3 8 【解题关键】：将曲边梯形进行分割成几个容易求面积的图形，再求面积 和 例3、求dx x ?+402)2-4（ 的值 解：令)0()2(42≥+-=y x y 则有)0()2(42 2≥+-=y x y 及）（）（04222≥=++y y x 右图所以π221)2-1402==+?A S dx x 圆（ 【解题关键】：将被积函数转化为熟悉的曲线方程，利用曲线图形的特点 求其定积分。 练习：由直线21=x ，x=2，曲线x y 1=及x 轴所围图形的面积为（ ） A. 415 B. 417 C. 2ln 21 D. 2ln 2 三、利用变换被积函数求定积分 定积分典型例题 例1 求 332 1lim )n n n →∞ ++． 分析 将这类问题转化为定积分主要是确定被积函数和积分上下限．若对题目中被积函数难以想到，可采取如下方法：先对区间[0,1]n 等分写出积分和，再与所求极限相比较来找出被积函数与积分上下限． 解 将区间[0,1]n 等分，则每个小区间长为1i x n ?=，然后把 2111 n n n =?的一个因子1n 乘入和式中各项．于是将所求极限转化为求定积分．即 332 1lim )n n n →∞+=3 1lim )n n n n →∞+=3 4 =?． 例2 0 ?=_________． 解法 1 由定积分的几何意义知，0 ?等于上半圆周 22(1)1x y -+= (0y ≥) 与x 轴所围成的图形的面积．故0 ?= 2 π ． 解法2 本题也可直接用换元法求解．令1x -=sin t （2 2 t ππ -≤≤ ）， 则 ? =2 2 tdt ππ- ? =2tdt =220 2cos tdt π ?= 2 π 例3 比较12x e dx ?，2 12x e dx ?，1 2(1)x dx +?． 分析 对于定积分的大小比较，可以先算出定积分的值再比较大小，而在无法求出积分值时则只能利用定积分的性质通过比较被积函数之间的大小来确定积分值的大小． 解法1 在[1,2]上，有2 x x e e ≤．而令()(1)x f x e x =-+，则()1x f x e '=-．当 0x >时，()0f x '>，()f x 在(0,)+∞上单调递增，从而()(0)f x f >，可知在[1,2] 上，有1x e x >+．又 1 22 1()()f x dx f x dx =-? ?，从而有2 111 222 (1)x x x dx e dx e dx +>>???． 解法 2 在[1,2]上，有2 x x e e ≤．由泰勒中值定理2 12! x e e x x ξ=++得 1x e x >+．注意到12 2 1 ()()f x dx f x dx =-??．因此 2 1 11 2 22 (1)x x x dx e dx e dx +>>? ??． 例4 估计定积分2 2x x e dx -?的值． 分析 要估计定积分的值, 关键在于确定被积函数在积分区间上的最大值与最小值． 解 设 2 ()x x f x e -=, 因为 2 ()(21) x x f x e x -'=-, 令()0f x '=，求得驻点 12 x = , 而 (0)1f e ==, 2 (2)f e =, 141 ()2 f e -=, 故 124 (),[0,2]e f x e x -≤≤∈, 精品文档 定积分复习重点 定积分的考查频率不是很高，本讲复习主要掌握定积分的概念和几何意义，使 用微积分基本定理计算定积分，使用定积分求曲边图形的面积和解决一些简单的物 理问题等． 1. 定积分的运算性质 (1) b b kf (x)dx k f (x)dx(k 为常数 ). a a (2) b b f 1 ( x)dx b 2 ( x)dx. [ f 1 ( x) f 2 ( x)]dx f a a a b c b 其中 a 定积分复习重点 定积分的考查频率不是很高，本讲复习主要掌握定积分的概念和几何意义，使用微积分基本定理计算定积分，使用定积分求曲边图形的面积和解决一些简单的物理问题等． 1.定积分的运算性质 1212(1)()()(). (2)[()()]()(). (3)()()()(). b b a a b b b a a a b c b a a c kf x dx k f x dx k f x f x dx f x dx f x dx f x dx f x dx f x dx =±=±=+????????为常数其中a 欢迎阅读 题型 1.由已知条件，根据定积分的方法、性质、定义，求面积 2.由已知条件，根据定积分的方法、性质、定义，求体积 内容 一．微元法及其应用 二．平面图形的面积 1.直角坐标系下图形的面积 2.边界曲线为参数方程的图形面积 3. 极坐标系下平面图形的面积 三．立体的体积 1.已知平行截面的立体体积 2.旋转体的体积 四．平面曲线的弦长 五．旋转体的侧面积 六．定积分的应用 1.定积分在经济上的应用 2.定积分在物理上的应用 题型 题型I微元法的应用 题型II求平面图形的面积 题型III 求立体的体积 题型IV 定积分在经济上的应用 题型V 定积分在物理上的应用 自测题六 解答题 4月25日定积分的应用练习题 一．填空题 1. 求由抛物线线x x y 22+=，直线1=x 和x 轴所围图形的面积为__________ 2.抛物线x y 22=把圆822≤+y x 分成两部分,求这两部分面积之比为__________ 3. 由曲线y x y y x 2,422==+及直线4=y 所围成图形的面积为 4.曲线3 3 1x x y - =相应于区间[1，3]上的一段弧的长度为 5. 双纽线θ2sin 32=r 相应于2 2 π θπ ≤ ≤- 上的一段弧所围成的图形面积为 ． 6.椭圆)0,0(1sin 1cos b a t b y t a x ???+=+=所围成的图形的面积为 二．选择题 1. 由曲线22,y x x y ==所围成的平面图形的面积为（ ） A ． 31 B ． 32 C ． 21 D ． 2 3 2. 心形线)cos 1(θ+=a r 相应于ππ2≤≤x 的一段弧与极轴所围成的平面图形的面积为（ ） A ． 223a π B ． 243a π C ． 2 8 3a π D ． 23a π 3. 曲线2 x x e e y -+=相应于区间],0[a 上的一段弧线的长度为 （ ） A ． 2 a a e e -+ B ． 2a a e e -- C ． 12++-a a e e D ．12-+-a a e e 4. 由曲线2,0,===y x e y x 所围成的曲边梯形的面积为（ ）。 定积分典型例题 例1 求 2 1lim n n →∞ ．分析 将这类问题转化为定积分主要是确定被积函数和积分上下限．若对题目中被 积函数难以想到，可采取如下方法：先对区间[0,1]n 等分写出积分和，再与所求极限相比较来找出被积函数与积分上下限． 解 将区间[0,1]n 等分，则每个小区间长为1i x n ?=，然后把 2 111n n n = ?的一个因子1n 乘入和式中各项．于是将所求 极限转化为求定积分．即 2 1lim n n →∞ = 1lim n n →∞ = 34 = ? ． 例2 ? =_________． 解法1 由定积分的几何意义知， ? 等于上半圆周2 2(1) 1x y -+= (0y ≥) 与 x 轴所围成的图形的面积．故 ? =2 π． 解法2 本题也可直接用换元法求解．令1x -=sin t （2 2 t π π-≤≤ ），则 ? = tdt =2 tdt =2 20 2 cos tdt π ? =2 π 例3 比较 12 x e dx ? ，2 1 2x e dx ?，12 (1)x dx +?．分析 对于定积分的大小比较，可以先算出定积分的值再比较大小，而在无 法求出积分值时则只能利用定积分的性质通过比较被积函数之间的大小来确定积分值的大小． 解法1 在[1,2]上，有2 x x e e ≤．而令()(1)x f x e x =-+，则()1x f x e '=-．当0 x >时，()0f x '>，()f x 在(0,)+∞上单调 递增，从而()(0)f x f >，可知在[1,2]上，有1x e x >+．又 12 2 1 ()()f x dx f x dx =-? ?，从而有 2 11 12 2 2 (1)x x x dx e dx e dx +>> ??? ． 解法2 在[1,2]上，有2 x x e e ≤．由泰勒中值定理2 12! x e e x x ξ =++ 得1x e x >+．注意到 12 2 1 ()()f x dx f x dx =-??．因此 2 11 12 2 2 (1)x x x dx e dx e dx +>> ? ?? ． 例4 估计定积分2 02 x x e dx -? 的值．分析 要估计定积分的值, 关键在于确定被积函数在积分区间上的最大值与最小值． 解 设 2 ()x x f x e -=, 因为 2 ()(21) x x f x e x -'=-, 令()0f x '=，求得驻点12 x = , 而 0 (0)1f e ==, 2 (2)f e =, 1 4 1 ()2 f e -=, 故 1 2 4 (),[0,2]e f x e x -≤≤∈,从而2 122 4 22x x e e dx e - -≤ ≤? ,所以 2 102 4 2 22x x e e dx e - --≤ ≤-? . 例5 设 ()f x ，()g x 在[,]a b 上连续，且()0g x ≥，()0f x >．求lim (b a n g x →∞ ? ． 解 由于()f x 在[,]a b 上连续，则()f x 在[,]a b 上有最大值M 和最小值m ．由()0f x >知0M >，0m >．又 ()0g x ≥()b a g x dx (b a g x ≤ ? ()b a g x dx ．由于1n n →→，故lim (b a n g x →∞ ? = ()b a g x dx ? ． 例6求sin lim n p n n x dx x +→∞ ? , ,p n 为自然数．分析 这类问题如果先求积分然后再求极限往往很困难，解决此类问题的常用 方法是利用积分中值定理与夹逼准则． 定积分典型例题 例1求332 1lim )n n n →∞+． 分析 将这类问题转化为定积分主要是确定被积函数和积分上下限．若对题目中被积函数难以想到，可采取如下方法：先对区间[0,1]n 等分写出积分和，再与所求极限相比较来找出被积函数与积分上下限． 解将区间[0,1]n 等分，则每个小区间长为1i x n ?= ，然后把2111n n n =?的一个因子1 n 乘 入和式中各项．于是将所求极限转化为求定积分．即 332 1lim )n n n →∞+=3 1lim )n n n n →∞+=3 4 =?． 例20 ? =_________． 解法1 由定积分的几何意义知，0 ?等于上半圆周22(1)1x y -+= (0y ≥) 与x 轴所围成的图形的面积．故0 ? = 2 π ． 解法2 本题也可直接用换元法求解．令1x -=sin t （2 2 t π π - ≤≤ ），则 ? =2 2 tdt ππ- ? =2tdt =220 2cos tdt π ?= 2 π 例3 比较1 2 x e dx ?，2 1 2 x e dx ?，1 2 (1)x dx +?． 分析 对于定积分的大小比较，可以先算出定积分的值再比较大小，而在无法求出积分值时则只能利用定积分的性质通过比较被积函数之间的大小来确定积分值的大小． 解法1在[1,2]上，有2 x x e e ≤．而令()(1)x f x e x =-+，则()1x f x e '=-．当0x >时，()0f x '>，()f x 在(0,)+∞上单调递增，从而()(0)f x f >，可知在[1,2]上，有1x e x >+．又 1 22 1 ()()f x dx f x dx =-? ?，从而有2 111 2 2 2 (1)x x x dx e dx e dx +>>???． 解法 2 在[1,2]上，有2 x x e e ≤．由泰勒中值定理2 12! x e e x x ξ=++得1x e x >+．注意到 1 2 2 1 ()()f x dx f x dx =-? ?．因此 2 1 11 2 2 2 (1)x x x dx e dx e dx +>>? ??． 例4 估计定积分2 2x x e dx -?的值． 分析 要估计定积分的值, 关键在于确定被积函数在积分区间上的最大值与最小值． 定积分典型例题20例答案 例 1 求lim 丄(循2 丁2『L Vn 3) ? n n 分析将这类问题转化为定积分主要是确定被积函数和积分上下限. 若对题目中被积函 数难以想到，可采取如下方法：先对区间 [0, 1] n 等分写出积分和，再与所求极限相比较来 找出被积函数与积分上下限. 解 将区间[0, 1] n 等分，则每个小区间长为 ％ -,然后把1丄的一个因子-乘 n n n n n 入和式中各项?于是将所求极限转化为求定积分?即 lim A (习n 2 ^2n 2 L Vn 3) = lim -(^— L ^—) = VXdx - ? n n n nn,n ,n ° 4 2 -- ------ r 例 2 o (2x x dx = ___________ ? 2 . ________ 解法1由定积分的几何意义知， ° . 2x x 2dx 等于上半圆周(x 1)2 y 2 1 ( y 0) 与x 轴所围成的图形的面积.故 2 ,2x x 2dx = _ ? 0 2 '1 sin 2 tcostdt = 2。 2 J sin 2t costdt =2 ： cos 2 tdt^ 2 2 x 2 2 x 例 3 (1)若 f (x) x e 七 dt ，则 f (x) = ________; (2)若 f (x) 0 xf (t)dt ,求 f (x)= 分析这是求变限函数导数的问题，利用下面的公式即可 (1) f (x) =2xe x e x 可得 x f (x) = 0 f (t)dt xf (x) ? x 1 例 4 设 f(x)连续，且。f(t)dt x ，贝U f (26) = _________________ O A x 1 解 对等式0 f(t)dt x 两边关于x 求导得 3 2 f(x 1) 3x 1, 解法2本题也可直接用换元法求解.令 x 1 = Sint ( 2 t 2)，则 d v(x) dx u(x) f(t)dt f[v(x)]v(x) f[u(x)]u (x) ? (2) 由于在被积函数中 x 不是积分变量，故可提到积分号外即 x f (x) x 0 f (t)dt ，则 x 2dx = 定积分典型例题20例答案 例1 求21lim n n →∞L ． 分析 将这类问题转化为定积分主要是确定被积函数和积分上下限．若对题目中被积函数难以想到，可采取如下方法：先对区间[0,1]n 等分写出积分和，再与所求极限相比较来找出被积函数与积分上下限． 解 将区间[0,1]n 等分，则每个小区间长为1i x n ?=，然后把2111 n n n =?的一个因子1n 乘 入和式中各项．于是将所求极限转化为求定积分．即 21lim n n →∞+L =1lim n n →∞+L =34 =?． 例2 0 ? =_________． 解法1 由定积分的几何意义知，0 ?等于上半圆周22(1)1x y -+= (0y ≥) 与x 轴所围成的图形的面积．故0 ? = 2 π ． 解法2 本题也可直接用换元法求解．令1x -=sin t （2 2 t π π - ≤≤ ），则 ? =2 2 tdt ππ- ? =2tdt =220 2cos tdt π ?= 2 π 例3 （1）若2 2 ()x t x f x e dt -=?，则()f x '=___；（2）若0 ()()x f x xf t dt =?，求()f x '=___． 分析 这是求变限函数导数的问题，利用下面的公式即可 () () ()[()]()[()]()v x u x d f t dt f v x v x f u x u x dx ''=-?． 解 （1）()f x '=42 2x x xe e ---； （2） 由于在被积函数中x 不是积分变量，故可提到积分号外即0()()x f x x f t dt =?，则 可得 ()f x '=0()()x f t dt xf x +?． 例4 设()f x 连续，且31 ()x f t dt x -=?，则(26)f =_________． 解 对等式310 ()x f t dt x -=? 两边关于x 求导得 32(1)31f x x -?=， 定积分典型例题 例1 求332 1lim )n n n →∞+． 分析 将这类问题转化为定积分主要是确定被积函数和积分上下限．若对题目中被积函数难以想到，可采取如下方法：先对区间[0,1]n 等分写出积分和，再与所求极限相比较来找出被积函数与积分上下限． 解 将区间[0,1]n 等分，则每个小区间长为1 i x n ?=，然后把2111n n n =?的一个因子1n 乘 入和式中各项．于是将所求极限转化为求定积分．即 332 1lim )n n n →∞+=3 1lim )n n n n →∞+=34 =?． 例2 0 ? =_________． 解法1 由定积分的几何意义知，0 ?等于上半圆周22(1)1x y -+= (0y ≥) 与x 轴所围成的图形的面积．故0 ?= 2 π ． 例18 计算2 1||x dx -?． 分析 被积函数含有绝对值符号，应先去掉绝对值符号然后再积分． 解 2 1||x dx -?＝0 2 10 ()x dx xdx --+??＝220210[][]22 x x --+＝5 2． 注 在使用牛顿－莱布尼兹公式时,应保证被积函数在积分区间上满足可积条件．如 3322 2111 []6 dx x x --=-=?，则是错误的．错误的原因则是由于被积函数21x 在0x =处间断且在被积区间内无界. 例19 计算2 20 max{,}x x dx ?． 分析 被积函数在积分区间上实际是分段函数 212 ()01x x f x x x ?<≤=? ≤≤? ． 解 232 12 2 2 12010 1 1717max{,}[][]23236 x x x x dx xdx x dx =+=+=+=??? 例20 设()f x 是连续函数，且10 ()3()f x x f t dt =+?，则()________f x =． 分析 本题只需要注意到定积分()b a f x dx ?是常数（,a b 为常数）． 解 因()f x 连续，()f x 必可积，从而10 ()f t dt ?是常数，记1 ()f t dt a =?，则 ()3f x x a =+，且11 (3)()x a dx f t dt a +==??．定积分在高考中的常见题型
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