第六章定积分
第六章 定积分
第一节 定积分的概念
思考题：
1. 如何表述定积分的几何意义？根据定积分的几何意义推出下列积分的值： （1）
?
-x x d 1
1, （2）?--x x R R R d 22, （3）?x x d cos 02π, （4）?-x x d 1
1
.
解：若[]?
≥∈x x f x f b a x a
b d )(,0)(,,则
时在几何上表示由曲线)(x f y =，直线
b x a x ==,及x 轴所围成平面图形的面积. 若[]b a x ,∈时，?≤x x f x f a
b d )(,0)(则在几何
上表示由曲线)(x f y =，直线b x a x ==,及x 轴所围平面图形面积的负值.
（1）由下图（1）所示，0)(d 111
1=+-=?-A A x x .
（2）由上图（2）所示，2
πd 2
22
2
R A x x R R R
==-?
-.
（3）由上图（3）所示，0)()(d cos 5353543π
20=--++=+-+=?A A A A
A A A x x .
( 2
)
( 1 )
( 3 )
(4)
（4）由上图（4）所示，1112
1
22d 61
1=???
==?-A x x . 2. 若当b x a ≤≤，有)()(x g x f ≤，下面两个式子是否均成立，为什么？
（1）x x g x x f b
a b a d )(d )(?≤?, （2）x x g x x f d )(d )(?≤?.
答：由定积分的比较性质知（1）式成立，而不定积分的结果表示一族函数，x x f d )(?与x x g d )(?不能比较大小，故（2）式不成立.
3. n 个数的算术平均值与连续函数在闭区间上的平均值有何区别与联系？
答：二者均反映了多个数的平均值大小，后者是前者的推广，但n 个数的算术平均值是有限个数的平均值，而连续函数在闭区间上的平均值反映的是无限个数的平均值，前者计算
公式是∑=n i i a n 11,后者计算公式是?-b a x x f a
b d )(1.
习作题：
1. 用定积分的定义计算定积分
?b
a
x c d ,其中c 为一定常数.
解：任取分点b x x x x a n =<<<<= 210,把],[b a 分成n 个小区间
],[1i i x x -)2,1(n i =，小区间长度记为x ?i =i x -1-i x )2,1(n i =,在每个小区间
[]i i x x ,1-上任取一点i ξ作乘积i i x f ??)(ξ的和式：
∑∑==--=-?=??n i n
i i i
i
i
a b c x x
c x f 1
1
1)()()(ξ,
记}{max 1i n i x ?=≤≤λ, 则
)()(lim )(lim d 0
a b c a b c x f x c n
i i i b a
-=-=??=∑?
=
→→λλξ.
2. 利用定积分的估值公式，估计定积分
?
-+-11
34)524(x x x d 的值.
解：先求524)(3
4
+-=x x x f 在[]1,1-上的最值，由 0616)(2
3
=-='x x x f , 得0=x 或8
3=x . 比较 7)1(,1024
27
)83(,5)0(,11)1(=-
===-f f f f 的大小，知 11,1024
27
max min =-
=f f ，
由定积分的估值公式，得[])1(1d )524()]1(1[max 11
34min --?≤+-≤
--??
-f x x x f ,
即 22d )524(512
27
1134≤+-≤-
?-x x x .
3. 求函数2
1)(x x f -=在闭区间[-1，1]上的平均值.
解：平均值?-=??=---=
1122
4
π21π21d 1)1(11x x μ. 4. 利用定积分的定义证明?
-=b a
a b x d .
证明：令1)(=x f ,则
??
=b a
b a x x f x d )(d ，
任取分点10x x a <=…b x n =<,把[]b a ,分成n 个小区间[]i i x x ,1-，并记小区间长度为),2,1(1n i x x x i i i ????=-=?-，在每个小区间
[]i i x x ,1-上任取一点i ξ，作乘积
?)(i f ξi x ?的和式a b x x f n i n
i i i i -=?=??∑∑==1
1
)(ξ,记
}{max 1i n
i x ?=≤≤λ, 则 a b a b x f x x n
i i i b
a -=-=??=→=→∑?)(lim )(lim d 0
1
ξλ.
第二节 微积分基本公式
思考题：
1. ='?)d sin (d d 1
x
t t t ?
答：因为?
x
t t 1
d sin 是以x 为自变量的函数，故
?x
t t t
1d sin d d =0. 2. ?)d )((
2
1
='?
x x f
答：因为
?21
d )(x x f 是常数，故0)d )((2
1
='?x x f .
3.
=?b
a x x f x
d )(d d ？ 答：因为
?
b a
x x f d )(的结果中不含x ，故
=?b
a x x f x
d )(d d 0. 4. =?x
a
x t x d cos d d 2？ 答：由变上限定积分求导公式，知=?x
a
x t x d cos d d 22cos x .
5. =?1d e d d 2
x
t t x ？
答：=?1d e d d 2x t t x 2
2e )d e (d d 1x x t t x
-=-?. 6. 若?
=
2d sin )(2x x
t t x f ，则)(x f '=？
答：)(x f '=2
4
2
2
22
sin sin 2sin )sin()(x x x x x x -=-'.
7. 当)(x f 为积分区间],[b a 上的分段函数时，问如何计算定积分?b a
x x f d )(？试举例
说明.
答：分段函数的定积分应采用定积分关于积分区间的分割性质，将
?
b a
x x f d )(分解为部
分区间上的定积分来计算.例如：若???<≤-≤≤=,
01,,10,)(2x x x x x f 则
x x f d )(1
1
?
-=x x d 01
?-+x x f d )(1
1
?-=
1
030
1
232
x x +
-=6
1
-. 8. 对于定积分，凑微分法还能用吗？为什么？
答：能用.因为定积分是通过被积函数的原函数来计算，而凑微分法所得原函数不须作变量置换.
习作题：
1. 计算下列定积分
（1）
?-20
d |1|x x , （2）?
-12
2
d ||x x x , （3）?π
20
d |sin |x x .
解：（1）
?
-20
d |1|x x =?-1
d )1(x x +?-21
d )1(x x
=2
121
22)1(2
)1(-+--
x x =2
121+=1.
（2）
?
-12
2
d ||x x x =?--0
2
3
d )(x x +?10
3d x x
=1
40
2
44
4
x x +
-
-=4+
4
1741=. （3）
?
π20
d |sin |x x =?π0
d sin x x +?-π
2πd )sin (x x
=π2π
π
0cos )cos (x
x +-=2+2=4.
2. 求极限x t
t x x πcos 1d πsin lim
1
1
+?→.
解：此极限是“0
”型未定型，由洛必达法则，得
x t
t x x πcos 1d πsin lim
1
1
+?→=)πcos 1()d πsin (lim
1
1
'
+'
?→x t t x
x =π
1
)π1(lim πsin ππsin lim
11-=-=-→→x x x x
3. 计算下列各题： （1）
?
10
100d x x ， （2）?
4
1
d x x ， （3）?1
d e x x , （4）x x
d 10010?,
（5）x x d sin 2π0
?, （6）x x x d e 2
10
?, （7）x x d )π2sin(2π0
+?,
（8）x x d )4
π4cos(π
+?, （9）x x x d 2ln e 1?, （10）?+102100d x x
, （11）
?
4π0
2d cos tan x x
x
, （12）?10d sh x x , （13）?10d ch x x .
解：（1）?1
0100
d x x =101
11011
0101=x .
（2）
?
4
1
d x x =3
143
241
23=
x
. （3）1e e d e 1
010-==?x x x .
（4）x x
d 10010?=100
ln 99100ln 1001
0=x .
（5）1cos d sin 2π0
2π
=-=?x
x x .
（6）2
1
e 2
e )(d e 21d e 1
210102
22
-=
=?=
?x x x
x x x . （7）x x d )π2sin(2π0
+?=
)π2(d )π2sin(21
2π
++?x x =2
π0
)π2cos(21+-x =1-. （8）x x d )4π4cos(π
+?=)4π4d()4π4cos(4π
0++?x x =π
)4π4sin(4+x =224-.
(9)
x x x d 2ln e 1
?
=)d(ln ln 21e 1x x ?=41ln 41e
1
2=x .
(10) ?+1
02100d x x =?+102
)10
(1d 1001x x =1
010arctan 101x
=101arctan 10
1. （11）
?
4π0
2d cos tan x x x =?4π0
)tan d(tan x x =4
π0
22
)
(tan x =
2
1. （12）??--=101
0d 2e e d sh x x x x x =1
2
e e x
x -+=
11ch 12
e e 1
-=-+-. （13）?1
0d ch x x =?-+1
0d 2
e e x x
x =1
2e e x x --=
1sh 2
e e 1
=--.
第三节 定积分的积分方法
思考题：
1. 下面的计算是否正确，请对所给积分写出正确结果：
（1）
x x x d cos cos 2π2
π3?
--=x x x d sin )(cos 2π2
π2
1?-
=)cos d()(cos 2π2
π2
1x x ?
--
=0cos 3
2
2π2
π23
=--x
.
（2）
?
?
---=-1
1
1
1
22
)sin d()(sin 1d 1t t x x =?-?1
1d cos cos t t t
=
?
-1
1
2
d )(cos t t =2?1
2d )(cos t t
=2
2sin 2
11)2sin 21(d 22cos 11
01
0+=+=+?t t t t . 答：（1）不正确，应该为：
x x x x x x d sin )(cos 2d cos cos 2
12π2
π2π
3?
?-=-
=34
cos 34)cos d()(cos 2
2
π0
2
32π0
21
=-=-?
x x x .
（2）不正确，应该为：
?
?
?---=-=-11
2π2
π2π2
π22
2
d )(cos )sin d()(sin 1d 1t t t t x x
=2
=+=+=?
?
2
π0
2π0
2π0
2)2sin 21
(d 22cos 12d )(cos t t t t t t 2π.
2. 定积分与不定积分的换元法有何区别与联系？
答：定积分与不定积分的换元法的区别在于：不定积分换元积分后要作变量回代，定积分在换元时要同时变换积分限，而不用作变量回代. 联系在于：二者均要求置换的变元
)(t x ?=单调可导，且选择变元)(t x ?=的规律相同.
3. 利用定积分的几何意义，解释奇偶函数在对称区间上的积分所具有的规律. 答：如图, 设)(x f 在[]a ,0上满足)(x f ≥0，则
?
a x x f 0
d )(表示由曲线)(x f y =，直线
0=x ，a x =及x 轴所围图形的面积，不妨记为A ，则当)(x f 为偶函数时，
??
==-a
a
a x x f A x x f 0
d )(22d )((如下图(1)所示)，当)(x f 为奇函数时，
0)(d )(=+-=?
-A A x x f a
a
(如下图(2)所示).
（1）
习作题:
1. 计算下列定积分:
(1)
x x d 1640
2
?
-, (2)?
+1
02
d 41
x x .
解：（1）令x =t sin 4, 则t t x t x d cos 4d ,cos 4162==-,
当x = 0 时，t = 0 ; 当x = 4 时，2
π
=
t ， 于是 x x d 1640
2
?-=π4)
2sin 48(d )2cos 1(8d cos 4cos 42π0
2π0
20
=+=+=???t t t t t t t π
.
第六章 定积分的应用
第六章 定积分的应用 第一节 定积分的元素法 教学目的:理解和掌握用定积分去解决实际问题的思想方法即定积分的元素法 教学重点：元素法的思想 教学难点：元素法的正确运用 教学内容： 一、 再论曲边梯形面积计算 设 f x ()在区间],[b a 上连续,且0)(≥x f ，求以曲线y f x =()为曲边,底为] ,[b a 的曲边梯形的面积A 。 1.化整为零 用任意一组分点 b x x x x x a n i i =<<<<<<=- 110 将区间分成 n 个小区间[,]x x i i -1,其长度为 ),,2,1(1n i x x x i i i =-=?- 并记 },,,m ax {21n x x x ???= λ 相应地，曲边梯形被划分成 n 个窄曲边梯形,第 i 个窄曲边梯形的面积记为 n i A i ,,2,1, =?。 于是 ∑=?= n i i A A 1 2.以不变高代替变高,以矩形代替曲边梯形，给出“零”的近似值
),,2,1(],[)(1n i x x x f A i i i i i i =∈??≈?-ξξ 3．积零为整，给出“整”的近似值 ∑=?≈ n i i i x f A 1 )(ξ 4．取极限，使近似值向精确值转化 ?∑=?==→b a n i i i dx x f x f A )()(lim 1 ξλ 上述做法蕴含有如下两个实质性的问题: (１）若将],[b a 分成部分区间),,2,1(],[1n i x x i i =-，则 A 相应地分成部分量 ),,2,1(n i A i =?,而 ∑=?=n i i A A 1 这表明：所求量A 对于区间],[b a 具有可加性。 (2）用i i x f ?)(ξ近似i A ?，误差应是i x ?的高阶无穷小。 只有这样,和式 ∑=?n i i i x f 1 )(ξ的极限方才是精确值A 。故关键是确定 ))()(()(i i i i i i i x o x f A x f A ?=?-??≈?ξξ 通过对求曲边梯形面积问题的回顾、分析、提炼， 我们可以给出用定积分计算某个量的条件与步骤。 二、元素法 1.能用定积分计算的量U ，应满足下列三个条件 (1) U 与变量x 的变化区间],[b a 有关； (２) U 对于区间],[b a 具有可加性; (3) U 部分量i U ?可近似地表示成i i x f ??)(ξ。 2．写出计算U 的定积分表达式步骤
微积分在生活中的应用
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/8c9492008.html, 微积分在生活中的应用 作者：曹红亚 来源：《数学大世界·中旬刊》2020年第01期 【摘要】微积分产生于十七世纪后期，完善于十九世纪。在现代社会中，微积分是高等数学中至关重要的组成部分，在数学领域中扮演着不可替代的角色，与此同时，微积分在现实生活中的应用也越来越广泛。本文将就微积分在生活中的应用进行深入的分析与探究。 【关键词】微积分;现实生活;实际应用 众所周知，微积分建立的基础是实数、函数以及极限。关于微积分的定义，其指的是微分学和积分学二者的总称，其更代表着一种数学思想。微积分的发展与现实生活的发展是密切相关的，现在的微积分已经广泛存在于诸多自然科学当中，如天文学、生物学、工程学以及经济学等等，在现实生活着发挥着越来越重要的作用。以下笔者结合自己多年的相关实践经验，就此议题提出自己的几点看法和建议。 一、微积分在日常工作中的应用 微积分不仅仅应用在科研领域，其更实实在在地存在于我们的生活当中。例如日常生活中，我们需要装修或者从事装修工作，都需要进行工程预算，这时我们便会不自觉地应用微积分原理，首先将整个装修工程科学划分成为多个小单元，然后对应用到的材料和工时进行计算，最终得出总的造价。再比如，现在很多人特别是年轻人都希望创造一份属于自己的事业，那么其在创业时可能会应用到微积分。如对所选地址处的车流量以及人流量进行了解，在一天的几个时间段，做一分钟的调查，测出经过的人数或车数，再通过计算得出每天或每月的人流量或车流量，这将是我们创业的一个重要参考面。 二、微积分在曲线领域中的应用 在微积分的现实应用中，最具代表性的便是求曲线的长度、切线以及不规则图形的面积。 如在当前社会中，相关数字音像制品或者正流行的数字油画，其都需要将图像和声音分解成为一个个像素或者音频，利用数字的方式来进行记录、完成保存。在重放的时候，再由设备用数字方式来解读还原，使我们听到或看到几乎和原作一模一样的音像。再比如，中央电视台新闻频道的时事报道中常看到地球转向某一点，放大，现出地名，播送最新动态的新闻画面。它的整体概貌是拼装的，是由卫星将地球分成一个个小区域进行拍照，最后拼接成地球的形状，才让我们形象地、跨时空地欣赏新闻报道的同步魅力。 三、微积分在买卖中的应用
第五章定积分及其应用
第五章 定积分 【考试要求】 1．理解定积分的概念和几何意义，了解可积的条件． 2．掌握定积分的基本性质． 3．理解变上限的定积分是变上限的函数，掌握变上限定积分求导数的方法． 4．掌握牛顿——莱布尼茨公式． 5．掌握定积分的换元积分法与分部积分法． 6．理解无穷区间广义积分的概念，掌握其计算方法． 7．掌握直角坐标系下用定积分计算平面图形的面积． 【考试内容】 一、定积分的相关概念 1．定积分的定义 设函数 ()f x 在[,]a b 上有界，在[,]a b 中任意插入若干个分点 0121n n a x x x x x b -=<<<<<=L ， 把区间[,]a b 分成n 个小区间01[,]x x ，12[,]x x ，L ，1[,]n n x x -， 各个小区间的长度依次为1 10x x x ?=-，221x x x ?=-，L ，1n n n x x x -?=-．在 每个小区间1[,]i i x x -上任取一点i ξ （1i i i x x ξ-≤≤） ，作函数值()i f ξ与小区间长度i x ?的乘积()i i f x ξ? （1,2,,i n =L ） ，并作出和1 ()n i i i S f x ξ==?∑． 记 12max{,,,}n x x x λ=???L ，如果不论对[,]a b 怎样划分，也不论在小区间 1[,]i i x x -上点i ξ怎样选取，只要当0λ→时，和S 总趋于确定的极限I ，那么称这个极 限I 为函数 ()f x 在区间[,]a b 上的定积分（简称积分），记作 ()b a f x dx ?，即
1 ()lim ()n b i i a i f x dx I f x λξ→===?∑? ， 其中 ()f x 叫做被积函数，()f x dx 叫做被积表达式，x 叫做积分变量，a 叫做积分下限， b 叫做积分上限，[,]a b 叫做积分区间． 说明：定积分的值只与被积函数及积分区间有关，而与积分变量的记法无关，也就是说 ()()()b b b a a a f x dx f t dt f u du ==? ??． 2．定积分存在的充分条件（可积的条件） （1）设 ()f x 在区间[,]a b 上连续，则()f x 在[,]a b 上可积． （2）设 ()f x 在区间[,]a b 上有界，且只有有限个间断点，则()f x 在区间[,]a b 上可积． 说明：由以上两个充分条件可知，函数()f x 在区间[,]a b 上连续，则()f x 在[,]a b 上 一定可积；若 ()f x 在[,]a b 上可积，则()f x 在区间[,]a b 上不一定连续，故函数() f x 在区间[,]a b 上连续是 ()f x 在[,]a b 上可积的充分非必要条件． 3．定积分的几何意义 在区间[,]a b 上函数 ()0f x ≥时，定积分()b a f x dx ?在几何上表示由曲线 ()y f x =、两条直线x a =、x b =与x 轴所围成的曲边梯形的面积． 在区间[,]a b 上 ()0f x ≤时，由曲线()y f x =、两条直线x a =、x b =与x 轴 所围成的曲边梯形位于x 轴的下方，定积分()b a f x dx ? 在几何上表示上述曲边梯形面积的 负值． 在区间[,]a b 上 ()f x 既取得正值又取得负值时，函数()f x 的图形某些部分在x 轴 的上方，而其他部分在x 轴的下方，此时定积分 ()b a f x dx ? 表示x 轴上方图形的面积减去 x 轴下方面积所得之差． 二、定积分的性质
定积分在经济学中的应用
定积分在经济学中的应用 摘要：定积分是微积分中重要内容，它是解决许多实际问题的重要工具，在经济学中有着广泛的应用，而且内容十分丰富。文中通过具体事例研究了定积分在经济学中的应用，如求总量生产函数、投资决策、消费者剩余和生产者剩余等方面的应用。 关键词：定积分；原函数；边际函数；最大值最小值；总量生产函数；投资；剩余 引言 积分学是微分学和积分学的总称。由于函数概念的产生和应用的加深，也由于科学技术发展的需要，一门新的数学分支就继解析几何之后产生了，这就是微积分学。微积分学这门学科在数学发展中的地位是十分重要的。可以说是继欧氏几何后，全部数学中最大的一个创造。微积分是与应用联系着并发展起来的。定积分推动了天文学、物理学、化学、生物学、工程学、经济学等自然科学、社会科学及应用科学各个分支的发展。并在这些学科中有越来越广泛的应用，微积分是一门历史悠久而又不断发展进步的学科，历史上许多著名的数学家把毕生的心血投入到微积分的研究中，从生产实际的角度上看，应用又是重中之重，随着数学的不断前进，微积分的应用也呈现前所未有的发展。本文将重点介绍定积分在经济学中的应用。
1 利用定积分求原经济函数问题 在经济管理中, 由边际函数求总函数( 即原函数) , 一般采用不定积分来解决,或求一个变上限的定积分。可以求总需求函数,总成本函数, 总收入函数以及总利润函数。 设经济应用函数u( x ) 的边际函数为)(x u ' ,则有 dx x u u x u x )()0()(0?'+= 例1 生产某产品的边际成本函数为100143)(2+-='x x x c , 固定成本 C (0) =10000, 求出生产x 个产品的总成本函数。 解 总成本函数 dx x c c x c x ?'+='0)()0()( =dx x x x )100143(1000002+-+? =x x x x 02_3|]1007[10000++ =x x x 10071000023+-+ 2 利用定积分由变化率求总量问题 如果求总函数在某个范围的改变量, 则直接采用定积分来解决。 例2 已知某产品总产量的变化率为t t Q 1240)(+=' ( 件/天) , 求从第5 天到第10 天产品的总产量。 解 所求的总产量为 dt t Q Q ?'=0 5)( 650)150200()600400(|)640()1220(10 5210 5=+-+=+=+=?t t dt t (件) 3 利用定积分求经济函数的最大值和最小值 例3 设生产x 个产品的边际成本C = 100+ 2x , 其固定成本为
微积分第六章-定积分的应用
第六章 定积分的应用 本章将应用第五章学过的定积分理论来分析和解决一些几何、物理中的问题，其目的不仅在于建立这些几何、物理的公式，而且更重要的还在于介绍运用元素法将一个量表达为定积分的分析方法。 一、教学目标与基本要求： 使学生掌握定积分计算基本技巧；使学生用所学的定积分的微元法（元素法）去解决各种领域中的一些实际问题； 掌握用定积分表达和计算一些几何量与物理量（平面图形的面积、平面曲线的弧长、旋转体的体积及侧面积、平行截面面积为已知的立体体积、变力作功、引力、压力及函数的平均值等） 二、本章教学内容的重点难点： 找出未知量的元素（微元）的方法。用元素法建立这些几何、物理的公式解决实际问题。运用元素法将一个量表达为定积分的分析方法 §6.1定积分的微小元素法 一、内容要点 1、复习曲边梯形的面积计算方法，定积分的定义 面积A ?∑=?==→b a n i i i dx x f x f )()(lim 1 ξλ 面积元素dA =dx x f )( 2、计算面积的元素法步骤： （1）画出图形； （2）将这个图形分割成n 个部分，这n 个部分的近似于矩形或者 扇形； （3）计算出面积元素； （4）在面积元素前面添加积分号，确定上、下限。 二、教学要求与注意点 掌握用元素法解决一个实际问题所需要的条件。用元素法解决一
个实际问题的步骤。 §6.2 定积分在几何中的应用 一、内容要点 1、在直角坐标系下计算平面图形的面积 方法一 面积元素dA =dx x x )]()([12??-，面积 A = x x x b a d )]()([12??-? 第一步：在D 边界方程中解出y 的两个表达式)(1x y ?=，)(2x y ?=. 第二步：在剩下的边界方程中找出x 的两个常数值a x =，b x =；不够时由)(1x ?)(2x ?=解出， b x a ≤≤，)()(21x y x ??≤≤，面积S =x x x b a d )]()([12??-? 方法二 面积元素dA =dy y y )]()([12??-，面积 A = y y y d c d )]()([12??-? 第一步：在D 边界方程中解出x 的两个表达式)(1y x ?=，)(2y x ?=. 第二步：在剩下的边界方程中找出y 的两个常数值c y =，d y =；不够时由)(1y ?) (2y ?=解出， d y c ≤≤，)()(21y x y ??≤≤，面积S =y y y d c d )]()([12??-? 例1 求22-=x y ，12+=x y 围成的面积 解?????+=-=1 22 2x y x y ，1222+=-x x ，1-=x ，3=x 。当31<<-x 时1222+<-x x ，于是 面积?--=+-=--+=3 1 313223 210)331 ()]2()12[(x x x dx x x 例2 计算4,22-==x y x y 围成的面积 解 由25.0y x =，4+=y x 得，4,2=-=y y ，当42<<-y 时 )
定积分的应用教案
第六章定积分的应用 教学目的 1、理解元素法的基本思想； 2、掌握用定积分表达和计算一些几何量（平面图形的面积、平面曲线的弧长、旋转体的体 积及侧面积、平行截面面积为已知的立体体积）。 3、掌握用定积分表达和计算一些物理量（变力做功、引力、压力和函数的平均值等）。教学重点： 1、计算平面图形的面积、平面曲线的弧长、旋转体的体积及侧面积、平行截面面积为已知 的立体体积。 2、计算变力所做的功、引力、压力和函数的平均值等。 教学难点： 1、截面面积为已知的立体体积。 2、引力。 §6. 1 定积分的元素法 回忆曲边梯形的面积: 设y=f (x)≥0 (x∈[a,b]).如果说积分, ?=b a dx x f A) (是以[a,b]为底的曲边梯形的面积,则积分上限函数 ?=x a dt t f x A)( ) ( 就是以[a,x]为底的曲边梯形的面积.而微分dA(x)=f (x)dx表示点x处以dx为宽的小曲边梯形面积的近似值?A≈f (x)dx, f (x)dx称为曲边梯形的面积元素. 以[a,b]为底的曲边梯形的面积A就是以面积元素f(x)dx为被积表达式,以 [a,b]为积分区间的定积分: ?=b a dx x f A) (. 一般情况下,为求某一量U,先将此量分布在某一区间[a,b]上,分布在[a,x]上的量用函数U(x)表示,再求这一量的元素dU(x),设dU(x)=u(x)dx,然后以u(x)dx为被积表达式,以[a,b]为积分区间求定积分即得 ?=b a dx x f U) (.用这一方法求一量的值的方法称为微元法(或元素法).
§6. 2 定积分在几何上的应用 一、平面图形的面积 1．直角坐标情形 设平面图形由上下两条曲线y =f 上(x )与y =f 下(x )及左右两条直线x =a 与x =b 所围成, 则面积元素为[f 上(x )- f 下(x )]dx , 于是平面图形的面积为 dx x f x f S b a ?-=)]()([下上. 类似地, 由左右两条曲线x =?左(y )与x =?右(y )及上下两条直线y =d 与y =c 所围成设平面图形的面积为 ?-=d c dy y y S )]()([左右??. 例1 计算抛物线y 2=x 、y =x 2所围成的图形的面积. 解 (1)画图. (2)确定在x 轴上的投影区间: [0, 1]. (3)确定上下曲线: 2)( ,)(x x f x x f ==下上. (4)计算积分 31]3132[)(10323102=-=-=?x x dx x x S . 例2 计算抛物线y 2=2x 与直线y =x -4所围成的图形的面积. 解 (1)画图. (2)确定在y 轴上的投影区间: [-2, 4]. (3)确定左右曲线: 4)( ,2 1)(2+==y y y y 右左??. (4)计算积分 ?--+=422)2 14(dy y y S 18]61421[4232=-+=-y y y . 例3 求椭圆12222=+b y a x 所围成的图形的面积. 解 设整个椭圆的面积是椭圆在第一象限部分的四倍, 椭圆在第一象限部分在x 轴上的投影区间为[0, a ]. 因为面积元素为ydx , 所以 ?=a ydx S 04. 椭圆的参数方程为: x =a cos t , y =b sin t , 于是 ?=a ydx S 04?=0 )cos (sin 4πt a td b
(完整版)定积分在经济中的应用
定积分在经济中的应用 一、由经济函数的边际，求经济函数在区间上的增量 根据边际成本，边际收入，边际利润以及产量x 的变动区间[,]a b 上的改变量（增量）就等于它们各自边际在区间[,]a b 上的定积分： ()()()b a R b R a R x dx '-=? （1） ()()()b a C b C a C x dx '-=? （2） ()()()b a L b L a L x dx '-=? （3） 例1 已知某商品边际收入为0.0825x -+（万元/t ），边际成本为5（万元/t ），求产量x 从250t 增加到300t 时销售收入()R x ，总成本C ()x ，利润 ()I x 的改变量（增量） 。 解 首先求边际利润 ()()()0.082550.0820L x R x C x x x '''=-=-+-=-+ 所以根据式（1）、式（2）、式（3），依次求出： 300 250 (300)(250)()R R R x dx '-=?300250(0.0825)x dx =-+?=150万元 300300250250(300)(250)()C C C x dx dx '-==? ?=250万元 300 300250250(300)(250)()(0.0820)L L L x dx x dx '-==-+??=-100万元 二、由经济函数的变化率，求经济函数在区间上的平均变化率 设某经济函数的变化率为()f t ，则称 2 121 ()t t f t dt t t -? 为该经济函数在时间间隔21[,]t t 内的平均变化率。 例2 某银行的利息连续计算，利息率是时间t （单位：年）的函数：
浅谈定积分的应用
浅谈定积分的应用 **** **** （天津商业大学经济学院，中国天津 300134) 摘要：定积分在我们日常生活和学习中有很多的用处，本文阐述了定积分的定义和几何意义，并通过举例分析了定积分在高等数学、物理学、经济学等领域的应用条件及其应用场合，通过分析可以看出利用定积分求解一些实际问题是非常方便及其准确的。 关键词 定积分 定积分的应用 求旋转体体积 变力做功 The Application of Definite Integral **** **** (Tianjin University of Commerce ，Tianjin ，300134，China) Abstract:Definite integral in our daily life and learning have a lot of use, this paper expounds the definition of defi nite integral and geometric meaning, and through the example analysis of the definite integral in the higher mathe matics, physics, economics, and other fields of application condition and its applications, through the analysis can be seen that the use of definite integral to solve some practical problems is very convenient and accurate. Keywords: definite integral, the application of definite integral, strives for the body of revolution, volume change forces work 0、前言 众所周知，微积分的两大部分是微分与积分。一元函数情况下，求微分实际上是求一个已知函数的导数，而积分是已知一个函数的导数，求原函数，所以，微分与积分互为逆运算。在我们日常生活当中，定积分的应用是十分广泛的。定积分作为人类智慧最伟大的成就之一，既可以作为基础学科来研究，也可以作为一个解决问题的方法来使用。 微积分是与应用联系着并发展起来的。定积分渗透到我们生活中的方方面面，推动了天文学、物理学、化学、生物学、工程学、经济学等自然科学、社会科学及应用科学各个分支的发展。并在这些学科中有越来越广泛的应用，微积分是一门历史悠久而又不断发展进步的学科，历史上许多著名的数学家把毕生的心血投入到微积分的研究中，从生产实际的角度上看，应用又是重中之重，随着数学的不断前进，微积分的应用也呈现前所未有的发展[1-5] 。本文将举例介绍定积分在 的我们日常学习和生活当中的应用。 1定积分的基本定理和几何意义 1.1、定积分的定义 定积分就是求函数)(x f 在区间[]b a ,中图线下包围的面积。即由0=y ，a x =， b x =,()x f y =所围成图形的面积。 定积分与不定积分看起来风马牛不相及，但是由于一个数学上重要的理论的支撑，使得它们有了本质的密切关系。把一个图形无限细分再累加，这似乎是不可能的事情，但是由于这个理论，可以转化为计算积分。这个重要理论就是大名鼎鼎的牛顿-莱布尼兹公式，它的内容是： 如果)(x f 是[]b a ,上的连续函数，并且有())(' x f X F =，那么 ()()()1)( a F b F dx x f b a -=?
微积分 经管类 第四版 吴赣昌 习题全解 第六章定积分的应用
第六章定积分的应用
课后习题全解 习题6-2 ★ 1．求由曲线 x y =与直线 x y =所围图形的面积。 知识点：平面图形的面积 思路：由于所围图形无论表达为X-型还是Y-型，解法都较简单，所以选其一做即可 解： 见图6-2-1 ∵所围区域D 表达为X-型：???<<< ∵所围区域D 表达为X-型：?????<<< <1 sin 2 0y x x π， （或D 表达为Y-型：???<<< PINGDINGSHAN UNIVERSITY 院系 : 经济与管理学院 题目 : 定积分在生活中的应用 年级专业: 11级市场营销班 学生姓名 : 孙天鹏 定积分在生活中的应用 定积分作为大学里很重要的一部分，在生活有广泛的应用。微积分是与应用联系发展起来的，最初牛顿应用微积分是为了从万有引力导出行星三定律，此后，微积分极大的推动了数学的发展，同时也极大的推动了天文学、物理学、化学、工程学、经济学等自然科学的发展，而且随着人类知识的不断发展，微积分正指引着人类走向认知的殿堂。 一、定积分的概述 1、定积分的定义： 设函数()f x 在区间[],a b 上有界. ①在[],a b 中任意插入若干个分点011n n a x x x x b -=<< <<=,把区间[],a b 分成 n 个小区间[][][]01121,,,, ,,,n n x x x x x x -且各个小区间的长度依次为110x x x ?=-， 221x x x ?=-，…，1n n n x x x -?=-。 ②在每个小区间[]1,i i x x -上任取一点i ξ，作函数()i f ξ与小区间长度i x ?的乘积 ()i i f x ξ?（1,2, ,i n =） ， ③作出和 ()1 n i i i S f x ξ==?∑。记{}12max ,,,n P x x x =???作极限()0 1 lim n i i P i f x ξ→=?∑ 如果不论对[],a b 怎样分法，也不论在小区间[]1,i i x x -上点i ξ怎样取法，只要当 0P →时，和S 总趋于确定的极限I ，这时我们称这个极限I 为函数()f x 在 区间[],a b 上的定积分（简称积分），记作()b a f x dx ?，即 ()b a f x dx ?=I =()0 1 lim n i i P i f x ξ→=?∑, 其中()f x 叫做被积函数，()f x dx 叫做被积表达式，x 叫做积分变量，a 叫做积分下限，b 叫做积分上限，],a b ??叫做积分区间。 微积分的应用 微积分是研究函数的微分、积分以及有关概念和应用的数学分支。微积分是建立在实数、函数和极限的基础上的。微积分学是微分学和积分学的总称。它是一种数学思想，‘无限细分’就是微分，‘无限求和’就是积分。无限就是极限，极限的思想是微积分的基础，它是用一种运动的思想看待问题。微积分最重要的思想就是用"微元"与"无限逼近",好像一个事物始终在变化你不好研究,但通过微元分割成一小块一小块,那就可以认为是常量处理,最终加起来就行。微积分是与实际应用联系着发展起来的，它在天文学、力学、化学、生物学、工程学、经济学等自然科学、社会科学及应用科学等多个分支中，有越来越广泛的应用。特别是计算机的发明更有助于这些应用的不断发展。客观世界的一切事物，小至粒子，大至宇宙，始终都在运动和变化着。因此在数学中引入了变量的概念后，就有可能把运动现象用数学来加以描述了。 微积分建立之初的应用：第一类是研究运动的时候直接出现的，也就是求即时速度的问题。第二类问题是求曲线的切线的问题。第三类问题是求函数的最大值和最小值问题。第四类问题是求曲线长、曲线围成的面积、曲面围成的体积、物体的重心、一个体积相当大的物体作用于另一物体上的引力。 微积分学极大的推动了数学的发展，同时也极大的推动了天文学、力学、物理学、化学、生物学、工程学、经济学等自然科学、社会科学及应用科学各个分支中的发展。并在这些学科中有越来越广泛 的应用，特别是计算机的出现更有助于这些应用的不断发展。 微积分作为一种实用性很强的数学方法和根据，在数学发展中的地位是十分重要的。例如，微分可以解决近似计算问题。比如：求sin29°的近似值，求不规则图形面积或几何体体积的近似值等。通过微积分求极限、利用微分中值定理，能够及时的放缩多项式，有利于不等式的化简和证明。极限求和、导数求和、积分求和也都是解决求数列前n项和的好方法。其次，数理化不分家。而且微积分在不等式中也有很大的运用，我们可以运用微积分中值定理，泰勒公式，函数的单调性，极值，最值，凸函数法等来证明不等式。在物理问题上，通过解微分方程研究物体运动问题、气体问题、电路问题也是非常普遍的。已知位移——时间函数计算速度，已知速度——时间函数计算加速度（即生活中交通管理方面的应用）；运动学中的曲线轨迹求解（即生活中在篮球投篮训练中的应用）；求不规则物体的重心；力学工程中计算变力和非恒力做功等等。在化学领域，用气相色谱仪和液相色谱仪做样品化学成分分析时，我们得到的并不是直观的数字结果，而是一张色谱图。色谱图是由一个一个的峰组成的，而我们进行定量计算的根据，就是这些峰的面积。而求这些峰的面积，就需要用到积分。现在的仪器里都集成了自动积分仪，只要选定某一个峰，它就能把积分计算出来。最终得到的成分含量就是基于积分原理计算出来的 微积分的应用不仅仅遍及各个学科，也渗透到了社会的各个行业，甚至深入人们日常生活和工作。利用微积分进行边际分析（经济函数的 目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Key words (1) 引言 (1) 1 定积分概述 (2) 1.1定积分的定义 (2) 1.2定积分的性质 (2) 1.3定理及方法 (3) 2定积分的应用 (4) 2.1 定积分在平面图形面积、旋转体体积、曲线弧长上的应用 (4) 2.2定积分在物理中的应用 (8) 3总结 (11) 致谢 (11) 参考文献 (11) 定积分在生活中的应用 数学与应用数学专业学生郑剑锋 指导教师徐玉梅 论文摘要：本文简要的讨论了定积分在生活中的基本应用。数学方面包括应用定积分计算平面曲线的弧长、平面图形的面积以及立体图形的体积和物理应用。 关键词：微元法定积分数列极限 The Definite Integral in Our Life of Application Student majoring in mathematics and applied mathematics Jianfeng Zheng Tutor Yumei Xu Abstract：This paper discussed the definite integral in our life of basic applications. Mathematics including application of definite integral calculation plane curve arc length, the plane figure of the area and volume of three-dimensional graph and physical applications. Key words: Micro element method definite integral sequence limit 引言 本文主要介绍了定积分在生活中的应用，定积分作为大学里很重要的一部分，在生活有广泛的应用，微积分是与应用联系发展起来的，最初牛顿应用微积分是为了从万有引力导出行星三定律，此后，微积分极大的推动了数学的发展，同时也极大的推动了天文学、物理学、化学、工程学、经济学等自然科学的发展，而且随着人类知识的不断发展，微积分正指引着人类走向认知的殿堂。 第二节 定积分在实际问题中的应用 Application of Definite Integral 教学目的: 熟练掌握求解平面图形的面积方法,并能灵活、恰当地选择积分变量;会求平行截 面面积已知的立体的体积,并能求解旋转体的体积;能够解决物理应用中变力作功、液体压力方面的问题. 内 容: 定积分几何应用;定积分在物理中的应用. 教学重点: 求解平面图形的面积;求旋转体的体积. 教学难点: 运用定积分求平面图形的面积和旋转体的体积 教学方法: 精讲:定积分的几何应用;多练:用定积分求平面图形的面积和立体的体积 教学内容: 一、定积分的几何应用 1. 平面图形的面积 设函数12(),()y f x y f x ==均在区间[,]a b 上连续,且12()(),[,]f x f x x a b ≥∈,现计算由12(),(),,y f x y f x x a x b ====所围成的平面图形的面积. 分析求解如下: (1) 如图6-3所示,该图形对应变量x 的变化区间为[,]a b ,且所求平面图形的面积S 对区间[,]a b 具有可加性. (2) 在区间[,]a b 内任取一小区间[,]x x dx +,其所对应的小曲边梯形的面积,可用以dx 为底,12()()f x f x -为高的小矩形的面积(图6-3)中阴影部分的面积)近似代替.即面积微元为 12[()()]dS f x f x dx =- (3) 所求图形的面积 22[()()]b a S f x f x dx =-? 图6-3 【例1】 求曲线x y e =，直线0,1x x ==及0y =所围成的平面图形的面积. 解 对应变量x 的变化区间为[0,1],在[0,1]内任取一小区间[,]x x dx +,其所对应小窄条的面积用以dx 为底,以()()0x x f x g x e e -=-=为高的矩形的面积近似代替,即面积微元 x dS e dx = 于是所求面积 1 10 1x x S e dx e e ===-? 【例2】 求曲线2y x =及2 2y x =-所围成的平面图形的面积. 第五章 定积分及其应用 定积分及其应用是微积分的主要内容之一，是微积分的精华，在《高等数学》中占有重要的地位 ，也是各类《高等数学》研究生入学考试的必考的重要内容之一。复习这部份内容，考生应着重掌握定积分的定义、性质及其计算方法，掌握“微元法”这一定积分应用的重要数学思想方法。 一、知识网络 定积分??? ???? ?? ? ???? ????????Γ?????-函数审敛法和计算 定义广义各分分步积分法换元积分法莱公式牛积分的计算可变上限的定积分定积分的性质定积分的定义、 定积分的应用?????????） （变力作功等其它弧长体积 面积 微元法 二、典型例题 例1 . 求极限 x x dt xt x x 2sin )sin(lim 2302 ?→。 [分析] 遇到极限中有可变上限有定积分，一般情况下可考虑应用洛必达法则，但由于现在 被积函数中含有变量x ，因此先应将x 从被积函数中分离出来，对此题可用变量代换；另外，在求极限的过程中如能恰当地应用等价无穷小代换，可简化求极限的过程。 [解] 对定积分作变换 xt u =，由于x 2sin 2 ?2 )2(x ，4 sin x ?4 x ，)0(→x ，因此再 利用洛必达法则有 原式=230 20 )2(sin 1lim 2 x x dx u x x x ? →=54060 2024sin 2lim 4sin lim 2x x x x du u x x x →→=? =12 1 12lim 440=→x x x 例2. 求极限 n n n n n n )2()2)(1(1lim ???++∞→. [分析] 利用定积分的定义求极限，是一种常见的考研题型，难点在于如何将n x 变型成和 第六章 定积分的应用 （A ） 1、求由下列各曲线所围成的图形的面积 1）2 2 1x y =与822=+y x （两部分都要计算） 2）x y 1 =与直线x y =及2=x 3）x e y =，x e y -=与直线1=x 4）θρcos 2a = 5）t a x 3 cos =，t a y 3 sin = １、求由摆线()t t a x sin -=，()t a y cos 1-=的一拱()π20≤≤t 与横轴所围成的图形的 面积 ２、求对数螺线θ ρae =()πθπ≤≤-及射线πθ=所围成的图形的面积 ３、求由曲线x y sin =和它在2 π= x 处的切线以及直线π=x 所围成的图形的面积和它绕 x 轴旋转而成的旋转体的体积 ４、由3 x y =，2=x ，0=y 所围成的图形，分别绕x 轴及y 轴旋转，计算所得两旋转体 的体积 ５、计算底面是半径为R 的圆，而垂直于底面上一条固定直径的所有截面都是等边三角形 的立体体积 ６、计算曲线()x y -=33 3 上对应于31≤≤x 的一段弧的长度 ７、计算星形线t a x 3 cos =，t a y 3 sin =的全长 ８、由实验知道，弹簧在拉伸过程中，需要的力→ F （单位：N ）与伸长量S （单位：cm ） 成正比，即：kS =→ F （k 是比例常数），如果把弹簧内原长拉伸6cm ， 计算所作的功 ９、一物体按规律3 ct x =作直线运动，介质的阻力与速度的平方成正比，计算物体由0 =x 移到a x =时，克服介质阻力所作的功 １０、 设一锥形储水池，深15m ，口径20m ，盛满水，将水吸尽，问要作多少功？ １１、 有一等腰梯形闸门，它的两条底边各长10cm 和6cm ，高为20cm ，较长的底边与 水面相齐，计算闸门的一侧所受的水压力 １２、 设有一长度为λ，线密度为u 的均匀的直棒，在与棒的一端垂直距离为a 单位处 有一质量为m 的质点M ，试求这细棒对质点M 的引力 (B) 1、设由抛物线()022 >=p px y 与直线p y x 2 3 = + 所围成的平面图形为D 1） 求D 的面积S ;2）将D 绕y 轴旋转一周所得旋转体的体积 定积分在经济中得应用习题解答 1．设商品的需求函数1005Q p =-（其中：Q 为需求，p 为单价）、边际成本函数 ()150.05C Q Q '=-且()012.5C = 问：当p 为什么值时？工厂的利润达到最大？试求出最大利润. 解 收益函数为 R (p ) = 100 p -5 p 2 成本函数为 0()(150.05)(0)Q C Q t dt C =-+? 21 1512.540 Q Q =-+ 由已知将Q = 100 - 5p 代入上式，得 25()501262.58C p p p = -+ 于是利润函数为 L (P )= R (p ) - C(p ) 2451501262.58 p p =- +- 令245'15004L p =-+= 12012045120,'()07727 p L ==-?<得 且 故当1207 p = 时利润达到最大，且最大利润 max L (1207)=23.12. 2. 某厂生产的某一产品的边际成本函数 ()231833C Q Q Q '=-+ 且当产量为3个单位时，成本为55个单位，求： (1) 成本函数与平均成本函数； (2) 当产量由2个单位增加到10个单位时，成本的增量是多少？ 解 (1) 因为 20()(31833)Q C Q Q Q d Q =-+? 32933Q Q Q C =-++ 由已知当产量Q 为3时，成本为55，代入上式得C = 10, 于是 成本函数为 32()93310C Q Q Q Q =-++ 平均成本函数为 2()10()933C Q C Q Q Q Q Q ==-++ (2) 当产量由2个单位增至10个单位时，成本的增量是 ?C (Q ) = C (10) – C (2) = 392. 3. 已知生产某产品的固定成本为6万元，边际收益与边际成本（单位:万元/百台）分 别为 '()338R Q Q =-，2()31836C Q Q Q '=-+ (1) 求当产量由1百台增加到4百台时，总收益与总成本各增加多少？ (2) 求产量为多少时, 总利润最大？ (3) 求最大总利润时的总收益、总成本、总利润. 解 (1)由公式得总收益与总成本的增量为 4 1(338)39Q dQ -=?(万元) 421(31836)36Q Q dQ -+=? (万元) (2)由极值存在的必要条件： 边际收益'()R Q ＝边际成本()C Q ' 即 338Q -＝231836Q Q -+ 解得121,33 Q Q ==，又由极值存在的充分条件： "()(338)'8R Q Q =-=-,2()"(31836)'618C Q Q Q Q =-+=- 显然，3Q =满足充分条件，即获得最大总利润的产量是3Q =百台. (3) 由公式得最大总利润总收益与总成本 3 0(338)63Q dQ -=? (万元) 320(31836)60Q Q dQ -+=? (万元) 所以 第六章 定积分及应用 一、填空题 1、 16 ； 2、1； 3、0； 4、0； 5、2； 6、1-x ； 7、－1； 8、21I I >，34I I <； 9、 ,43ππ?? ? ??? ； 10、6； 11、2-； 12、1； 13、0； 14、2()2 y x π π =- ； 15、42 2x x xe e --； 16、2 2x x xe e ---； 17、x cos ； 18、 2 1； 19、π 二、选择题 1、B ； 2、B ； 3、C ； 4、C ； 5、B ； 6、C ； 7、B ； 8、D ； 9、D ； 10、B ； 11、C ； 12、D 三、基本计算题 （一）定积分计算 1．0； 2. 45 ； 3. 2π-； 4. 12ln 2-；5. 16ln 2 5 ； 6. 42ln 3 ； 7. 112 2 π + ； 8. )1(22 +e ； 9. 2 14 - π ; 10. 6 31π- ; 11. 12ln 2- （二）分段函数积分 1. 22; 2．24; 3. 4 1; 4. 112 ; 5. e 11- ; 6. 6 11; 7. )1ln(11-++e （三）含变限积分的极限 1. 2; 2. 3 1; 3. 2; 4. 110 ; 5. 3 1; 6. 6 1- （四）广义积分 1. 12 π ; 2. 2ln ; 3. π （五）平面图形面积 1. 3 32； 2. 3 64； 3. 2 9； 4. 6 7 （六）旋转体的体积 1.π5 72； 2. 5 2π 四、综合计算 （一）各类计算 1. =S 2; 2. =S 3 14; 3、e 4. ) sin ()cos 1(t t t -- 5. 2 12ln t t定积分在生活中的应用
微积分在现实中的应用
应用数学论文---定积分在生活中的应用
定积分在实际问题中的应用
第五章 定积分及其应用
(完整word版)§定积分的应用习题与答案
定积分在经济中的应用习题解答
第六章 定积分及应用答案