定积分的概念和性质公式
定积分概念、性质
17世纪，从实际需要中人们提出许多问题，归结起来有两类：速度问题、切线问题。导数研究了事物变化的速度，定积分则研究相反的问题：事物变化的累积和。如面积、路程、电量多少、变量作功等等。 本章将重点学习定积分的概念、几何意义及微积分基本定理。
前 言
引例2——变速直线运动的路程
分割区间
取近似值
作和
取极限
（1）细分区间
ti-1
ti
(2) 取近似值
（3）作和
（4）取极限
T1
T2
v
t
曲边梯形面积A：
变速运动的路程 S：
记为
记为
二、定积分的概念（演示）
定积分定义
如果当最大的子区间的长度 时，此和式有极限，则此极限叫作f(x)在 [a，b]上的定积分，
几何意义也很明显
再根据闭区间上的联系函数的介值定理可得
如果变速直线运动物体的运动方程是 S=S(t)，则在时间段[T1,T2]内所发生的位移变化为S(T2)-S(T1)
如果物体的运动方程为V=V(t)，则由定积分可知
连续函数 在区间 上的定积分等于它的一个
则有
微积分基本公式（二）——牛顿—莱布尼兹公式
证明思路
记作
例2 求下列定积分
解 因为 在 上连续， 是它的一个原函数
所以
或
解 原式
几何意义
解 原式
几何意义
解 原式
解 原式
x
y
y=x2
1
A
0
如果右边的和式有极限（n→∞），则极限值即为整个曲边梯形的面积，即：
如图所示： 1）将区间[0,1]n等分。
定积分运算法则
• 通过定积分求解经济学中的边际产量、边际消费等边际问题
求解经济学中的总量问题
• 通过定积分求解经济学中的总产量、总消费等总量问题
求解经济学中的平均问题
• 通过定积分求解经济学中的平均产量、平均消费等平均问题
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06
定积分的数值计算方法
数值积分的基本原理与方法
数值积分的定义
数值积分的方法
• 通过数值方法近似求解定积分的值
• 辛普森法
• 龙贝格法
• 高斯积分法
数值积分的误差分析与控制
误差分析
误差控制
• 分析数值积分方法的误差来源
• 选择合适的数值积分方法
• 估计数值积分方法的误差范围
• 控制积分区间的长度
求解物体的速度
• 通过定积分求解物体在变力作用下的速度
求解物体的加速度
• 通过定积分求解物体在变力作用下的加速度
定积分在工程学中的应用
求解工程问题的面积
求解工程问题的体积
求解工程问题的质心位置
• 通过定积分求解曲线围成的面积
• 通过定积分求解曲面围成的体积
• 通过定积分求解物体的质心位置
定积分在经济学中的应用
积分问题
换元积分法的原理
• 利用换元公式将原积分变量变换为新变量，从而简化积分过程
换元积分法的常见类型与方法
01
幂函数换元法
• 将复杂的幂函数积分问题转化为简单的指数函数积分问
题
02
三角函数换元法
• 将复杂的三角函数积分问题转化为简单的指数函数积分
问题
03
定积分的概念及性质
定积分的概念、微积分基本定理及其简单应用一． 定积分的定义A ）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，把区间[a,b]分成n 个小区间，记},......,,max{,,......2,1,211n i i i x x x n i x x x ∆∆∆==-=∆-λ在[i i x x ,1-]上任意取一点i ξ，作和式：)1.......()(1ini ix f ∆∑=ξ 如果无论[a,b]作怎样分割，也无论i ξ在[i i x x ,1-]怎样选取，只要0→λ有→∆∑=ini ixf 1)(ξI （I 为一个确定的常数），则称极限I 是f(x)在[a,b]上的定积分，简称积分，记做⎰b adx x f )(即I=⎰badx x f )(其中f(x)为被积函数，f(x)dx 为积分表达式，a 为积分下限，b 为积分上限，x 称为积分变量，[a,b]称为积分区间。
例：求曲边图形面积：3x y =的图像在[]1,0∈x 间与1=x 及x 轴围成的图形面积。
注：1、有定义知道⎰ba dx x f )(表示一个具体的数，与函数f(x)以及区间[a,b]有关，而与积分变量x 无关，即⎰badx x f )(=⎰badu u f )(=⎰badt t f )(2、定义中的0→λ不能用∞→n 代替3、如果ini ix f Lim∆∑=→1)(ξλ存在，则它就是f(x)在[a,b]上的定积分，那么f(x)必须在[a,b]上满足什么条件f(x)在[a,b]上才可积分呢？经典反例：⎩⎨⎧=中的无理点，为，中的有理点，为]10[0]10[,1)(x x x f 在[0，1]上不可积。
可见函数f(x)在什么情况下可积分并不是一件容易的事情。
以下给出两个充分条件。
定理1 设f(x)在区间[a,b]上连续，则f(x)在[a,b]上可积。
定理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[a,b]上可积。
定积分公式大全
定积分公式大全定积分是微积分中的重要概念，它在数学和物理学中都有着广泛的应用。
本文将介绍定积分的基本概念和常见的定积分公式，帮助读者更好地理解和运用定积分。
1. 定积分的基本概念。
定积分是微积分中的一个重要概念，它可以用来计算曲线下面的面积、求解曲线的弧长、计算物体的质量和质心等。
在几何学中，定积分可以用来计算曲线与坐标轴之间的面积；在物理学中，定积分可以用来描述物体的质量、质心和转动惯量等。
2. 定积分的基本性质。
定积分具有一些基本的性质，包括线性性、区间可加性和保号性等。
其中，线性性是指定积分对于常数的线性性质，即∫[a, b] (cf(x) + g(x))dx = c∫[a, b] f(x)dx + ∫[a, b] g(x)dx；区间可加性是指定积分在区间上的可加性质，即∫[a, b] f(x)dx + ∫[b, c] f(x)dx = ∫[a, c] f(x)dx；保号性是指定积分的结果与被积函数的正负性有关，即若f(x)在[a, b]上非负，则∫[a, b] f(x)dx ≥ 0。
3. 定积分的常见公式。
在定积分的计算中，有一些常见的定积分公式可以帮助我们简化计算过程，如换元积分法、分部积分法、定积分的性质公式等。
（1）换元积分法。
换元积分法是定积分中常用的一种积分方法，它通过引入新的变量来简化被积函数的形式，从而使积分计算更加容易。
换元积分法的基本思想是利用复合函数的求导和积分的性质，通过代换变量来简化被积函数的形式，然后进行积分计算。
（2）分部积分法。
分部积分法是定积分中另一种常用的积分方法，它通过对被积函数进行分解，然后利用积分的性质进行计算。
分部积分法的基本思想是利用积分的乘积法则，将被积函数进行分解，然后利用分部积分公式进行积分计算。
（3）定积分的性质公式。
定积分具有一些常见的性质公式，如定积分的线性性质、定积分的区间可加性和保号性等。
这些性质公式在定积分的计算中经常被使用，可以帮助我们简化积分的计算过程，提高计算的效率。
函数的积分和定积分的性质
函数的积分和定积分的性质函数的积分和定积分是微积分中重要的概念，它们有一些独特的性质和特点。
本文将就函数的积分和定积分的性质进行探讨，以帮助读者更好地理解和应用这些概念。
一、函数的积分性质1.1 线性性质函数的积分具有线性性质，即对于任意实数a、b和函数f(x)，有以下等式成立：∫[a,b] (af(x) + bf(x))dx = a∫[a,b] f(x)dx + b∫[a,b] f(x)dx这个性质可以方便地用来计算复杂函数的积分，可以将其分解成若干简单函数的积分求和。
1.2 反向性质函数的积分具有反向性质，即对于任意函数f(x)，如果其导数存在，则有以下等式成立：∫ f'(x)dx = f(x) + C其中C为常数。
这个性质可以用来求函数的原函数，进而求得函数的积分值。
1.3 区间可加性函数的积分具有区间可加性，即对于任意函数f(x)和区间[a, c]，如果在[a, c]上存在中点d，则有以下等式成立：∫[a,c] f(x)dx = ∫[a,d] f(x)dx + ∫[d,c] f(x)dx这个性质可以将一个区间的积分分解成两个子区间的积分求和，进而简化计算过程。
二、定积分的性质2.1 代数和性质定积分具有代数和性质，即对于任意实数a、b和函数f(x)，有以下等式成立：∫[a,b] f(x)dx = -∫[b,a] f(x)dx这个性质表明定积分在区间内部的取值与区间两端的顺序无关，只与函数f(x)的积分值有关。
2.2 区间可加性定积分具有区间可加性，即对于任意函数f(x)和区间[a, c]，如果在[a, c]上存在中点d，则有以下等式成立：∫[a,c] f(x)dx = ∫[a,d] f(x)dx + ∫[d,c] f(x)dx这个性质和函数的积分性质中的区间可加性相同，使得定积分的计算变得更加简便。
2.3 介值性质定积分具有介值性质，即对于函数f(x)在区间[a, b]上的定积分值I，对于任意介于f(a)和f(b)之间的常数K，一定存在c∈[a, b]，使得f(c)=K。
定积分的概念与性质
定积分的概念与性质在数学中，定积分是一种重要的数学工具，用于求解曲线下的面积以及计算函数的平均值和总和。
本文将介绍定积分的概念与性质，帮助读者更好地理解和应用该概念。
一、定积分的概念定积分是微积分中的一种方法，用于计算曲线下的面积。
它是对函数在给定区间上的求和过程。
我们将一个区间划分成无穷小的小区间，并在每个小区间上选择一个点，然后将每个小区间的函数值和小区间长度相乘，再将这些乘积相加，最终得到定积分的值。
定积分的表示方法是∫[a, b] f(x)dx，其中a和b是积分区间的边界，f(x)是要进行积分的函数。
定积分代表了函数f(x)在[a, b]区间上的总和或者面积。
二、定积分的计算方法1. 用基本定积分公式计算定积分。
对于一些简单的函数，我们可以直接使用基本定积分公式进行计算。
例如，∫x^2 dx = 1/3x^3 + C，其中C是常数。
2. 使用不定积分和积分区间上的定义进行计算。
如果我们已知函数f(x)在区间[a, b]上的原函数F(x)，那么定积分的值就等于F(b) - F(a)。
这是因为定积分可以看作是函数在两个边界上的累积变化量。
3. 利用定积分的性质进行计算。
定积分具有线性性质，即∫[a, b] (f(x) + g(x))dx = ∫[a, b] f(x)dx + ∫[a, b] g(x)dx。
此外，如果函数f(x)在区间[a,b]上连续，且f(x)≥0，则定积分的值表示了曲线下的面积。
三、定积分的性质1. 定积分与原函数的关系。
如果函数f(x)在区间[a, b]上连续，且F(x)是f(x)的一个原函数，则∫[a, b] f(x)dx = F(b) - F(a)。
这个公式可以用来计算一些不易积分的函数。
2. 定积分的加法性质。
对于两个函数f(x)和g(x)，以及一个常数k，有∫[a, b] (f(x) + g(x))dx = ∫[a, b] f(x)dx + ∫[a, b] g(x)dx，以及∫[a, b] kf(x)dx = k∫[a, b] f(x)dx。
14第五章定积分(定积分的定义与性质)
记 xk xk xk 1, k 1, 2,
, n, max 1k n
xk
再在每个小区间 [xk1, xk
积 f (k )xk 的和式：
]上任取一点
n
k
f (k )xk
，作乘
k 1
如果 0时,上述极限存在（即，这个极限值与 [a,b]的分割
及点i 的取法均无关），则称此极限值为函数 f (x) 在区间[a, b]
（此性质可以推广到有限多个函数作和的情况）
性质2
abkf
(
x)dx
k
b
a
f
(
x)dx
(k 为常数).
例1 下列各式不正确的是（D ）.
(A)
d
b f (x)dx d
b
f (x)dx 0
dx a
dt a
1
1
(B) f (sin x)dx f (sin t)dt
0
0
(C)
d
b
b
xf (t)dt f (x)dx
定积分 x f (t)dt 称为变上限定积分，它是 x的函数，记作(x) ，即 a
(x)
x
f (t)dt
(x [a,b]).
a
定理 1 若函数 f (x) 在区间 [a,b]上连续，则变上限定积分
(x) x f (t)dt 在区间[a,b]上可导，并且它的导数等于被积函数， a
即 (x) [ x f (t)dt] f (x) . (x) 是 函 数 f (x) 在[a,b] 的 一个 原函 a
上的定积分，记为 b
n
a
f (x)dx lim 0 k 1
f (k )xk .
积分上限
定积分知识点汇总
定积分知识点汇总在微积分学中，定积分是一个基本概念。
它是将一个区间上的函数的值乘以这个区间的长度进行求和的过程。
在这篇文章中，我们将详细介绍定积分的相关知识点，包括定义、性质、计算方法以及一些重要的定理。
一、定积分的定义定积分的定义是将一个连续函数$f(x)$在某个区间$[a, b]$上的面积或体积表示出来的过程。
这里我们主要探讨二维平面内的定积分。
在数学语言中，定积分的定义可以写作：$\int_a^bf(x)\,dx=\lim_{n\rightarrow\infty}\sum_{i=1}^nf(x_i)\Del ta x$其中$n$表示将区间$[a, b]$等分成$n$份，$\Delta x=\frac{b-a}{n}$表示每份长度。
$x_i$是第$i$份区间的中间点，即$a+(i-\frac{1}{2})\Delta x$。
$\sum_{i=1}^nf(x_i)\Delta x$表示的是矩形的面积之和，$\lim_{n\rightarrow\infty}$表示将矩形的数量趋近于无穷大。
最后的定积分即两个端点为$a$和$b$的函数$f(x)$的积分。
二、定积分的性质1. 线性性$\int_a^b[c_1f_1(x)+c_2f_2(x)]dx=c_1\int_a^bf_1(x)dx+c_2\int_a^ bf_2(x)dx$2. 区间可加性$\int_a^bf(x)dx+\int_b^cf(x)dx=\int_a^cf(x)dx$3. 积分中值定理如果$f(x)$在$[a, b]$上是连续的，则存在一个$c\in[a, b]$，使得$\int_a^bf(x)dx=f(c)(b-a)$。
其中$c$称为积分中值。
4. 牛顿-莱布尼茨公式$\int_a^bf(x)dx=F(b)-F(a)$，其中$F(x)$是$f(x)$的一个原函数（即$F'(x)=f(x)$）。
三、定积分的计算方法1. 分段函数对于分段函数$f(x)$，我们需要将其分段拆分并分别进行计算。
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1.曲边梯形的面积
设在区间*I上：；--L ,则由直线工’=■<、応匚、V 1及曲线■V °/W所围成的图形称为曲边梯形，下面求这个曲边梯形的面积
分割求近似：在区间-八「中任意插入若干个分点将宀…-分成n个小区间
兀5 5 <…，小区间的长度&广呜一為」（T三12…
在每个小区间- ：-一I〕上任取一点-■■作乘积
求和取极限：则面积取极限
J=1
其中；'1 ； J L厂V '…，即小区间长度最大者趋于零。
2.变速直线运动的路程
设某物体作变速直线运动，速度| I「是上*的连续函数，且1■求在这段时间内物体所经过的路程。
分割求近似：在「〔[内插入若干分点■- _ "将其分成
n 个小区间「—，小区间长度■- _■'.-1, ■1丄。
任取• _ _
做
求和取极限：则路程一取极限
将分成n个小区间-，其长度为2 - —，在每个小区间
上任取一点「:，作乘积■- ' ■'，并求和 r ，
记1■r 1，如果不论对怎样分法，也不论小区间[:■ 上的
点「怎样取法，只要当「「I;时，和总趋于确定的极限，则称这个极限
为函数-—I在区间上的定积分，记作J '，即
定义设函数」•、在L•二上有界，在-亠二中任意插入若干个分点
其中叫被积函数，一’，八叫被积表达式，'‘叫积分变量，二叫积分下限, 「叫积分上限，-’」叫积分区间。
■叫积分和式。
说明：
1.如果（*）式右边极限存在，称-’’」在区间-仁丄可积，下面两类函数在区间
上…-可积，（1）」在区间-LL■- - 上连续，则■' J'-在可积。
（2）-’八在区间-‘丄-上有界且只有有限个间断点，则在--"-■ 上可积。
2.由定义可知，定积分的值只与被积函数和积分区间有关，而与积分变量无关，所
3.
在
-
上一，••——时，j ■表示曲线」、两条直线=<■ > - =■:与T轴所围成的曲边梯形的面积；
在’1上「I时，V表示曲线，一―、两条直线、
■-L ［与工'轴所围成的曲边梯形的面积（此时，曲边梯形在k轴的下方）；
例1利用定积分的几何意义写出下列积分值
(1)1
2（三角形面积）
（2
妇評（半圆面积）S7-2
yi
y|
设-■■■可积
性质1 J[[/⑴土畧（胡必=[f如± [畑賈
性质2 J[灯■（力缶=斤£/（对乂
性质3（定积分对区间的可加性）对任何三个不同的数,有
性质5如果在区间上]…「，则J'"
推论
性质6 (定积分的估值) 设M及m分别是函数在区间一上的最大值及最小值，则
~a) i［/(x)必~ a)
性质7 (定积分中值定理)
如果函数一、八在区间-上连续，则在"圖上至少有一点：，
使「—■ C •.成立
17-7
例2比较下面两个积分的大小
在(0, 1 )内，-'' '一"'-■单调增
当兀［0」］时，有=6^ 2/(0) = 0，即尹m
2
-]
的值
&、
令1 ,得‘‘
由性质5,
例3估计积分J 1
解 只需求出’在区间-上的最大值、最小值即可。
设
7(0)-L/®-
所以，在区间- 1■■上
枳分上限询超哉乱其导銘
由性质6,
\
' 1；/ 一定存在,
设丿「丿在区间-，!
■ 上连续，‘ 〔「- ，则定积分
当T 在-「一上变动时，它构成了一个 T 的函数，称为,的变上限积分函数,
记作,'-即
S £工《2?)
yi
定理如果函数在区间- - 上连续，则积分上限的函数
-上具有导数，且导数是-，即
di =/(x)
说明:
1.由原函数的定义知，T -是连续函数「■的一个原函数，因此，此公式揭示了定积分与原函数之间的联系。
2.当积分上限的函数是复合函数时，有
更一般的有订「「十「
=-f sm idl①〔兀)=i( f 血站=-
，则:
例1
严’』* +如兀’3x 2 - 0
则丿-=川：丄丄.
⑶ 中(开)=『血曲=g(x a ) = = JT 3) g(w) = f 血皿
禮二生，色=啦0(2工)二2玄鈕H 则哎=sin x a -2r dx du dx dr
① E =泄加丫 斗【I 汕=伽 兀')’2耳- (si±i 2忑〕■ (2^); = Szsiii F - 2 sin
①㈤=
(5)设
由求导法则
所确定的函数，求
解利用隐函数求导法则和变限积分求导法则有
空
s inf »
------- dr 1 + cos t
(6)
sin I , IS"
xsin 7
」=0 (因定积分的结果为一常数，故导数为零)
①㈤=f 血滅=[sin tdt +
sin tdt ,
；
，则:
此题中疋为函数的自变量,
f 为定积分的积分变量，因而是两个函数乘积的形式
(7)
例5
+顿
求-
例2 设
f G '迪 lim 血斗一 例4
求 ■'..
lim
虑严
=lirn gm ° ' =-^}
"r 3 5 2x 2
定理（牛顿一一莱公式）如果函数 '…是连续函数」川在区间〔亠二
上的一个原函数，则
f /⑵乂 73） - £⑷誉样俐:
例3 设 /（X ）为连续函数，（1）若
lim ----- f f^dt (2)亠”
*xf
此公式表明：一个连续函数在区间 b …-上的定积分等于它的任一个原函数在该区间 上的增量，此公式也称为微积分基本公式。
解这是
11
型不定式，用罗必塔法则
義窃尼塗仝扎
解原式」订- -■' 一卜
解利用定积分的可加性分段积分，
-天® -1)「
|z(2x-l)| = *
x(2x- 1),
『Jl —sin
解原式
f ■ arcig^/3 -a 吃临(_1)
解原式
/«"
0＜八1
I
解被积函数是分段函数，分段点
1
】在积分区间
-- 内,
+3T- 251D SC05 点
T <
J*（GG»S 2； - SUl 不）必 + J2（sm C5S 忑）dx
=[sin cos x Q -[cos x+ sin
注意:
=忆（刈是分段函数。