定积分的概念及性质
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定积分的概念及性质
图 1 图 2 A B 4.4 定积分的概念及性质课题：
定积分的概念及性质目的要求：
理解定积分的概念及其性质重点：
定积分的概念、定积分的几何意义难点：
定积分的概念教学方法：
讲授为主、讲练结合教学时数：
2 课时教学进程：
定积分是积分学的另一个重要的基本概念，和导数概念一样，它也是在解决各种实际问题中逐渐形成并发展起来的，现已成为解决许多实际问题的有力工具．本节将首先从实际问题出发引出定积分的概念，并介绍定积分的几何意义和性质．随后的两节再介绍定积分与微分的内在联系，定积分的计算及其简单应用．一、定积分的概念 1．两个引例例 1 求曲边梯形的面积．初等数学可以计算多边形、圆形和扇形等图形的面积，但对于较复杂的曲线所围成的图形(图 1)的面积计算则无能为力．如图所示，我们总可以用若干互相垂直的直线将图形分割成如阴影部分所示的基本图形，它是由两条平行线段，一条与之垂直的线段，以及一条曲线弧所围成，这样的图形称为曲边梯形．特别地，当平行线之一缩为一点时，称为曲边三角形．现在求由直线0,,===ybxax和连续曲线)(xfy = ) 0)((xf所围成的曲边梯形 AabB (图 2)的面积 S ．如
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果曲边梯形的高不变,即Cy =(常数),则根据矩形面积公式面积=底高便可求出它的面积．但如果)(xfy =是一般曲线，则底边上每一点 x 处的高)(xf随 x 变化而变化，上述计算公式就不适用．对于这样一个初等数学无能为力的问题，我们解决的思路是：将曲边梯形分成许多小长条(图 2),每一个长条都用相应的矩形去代替,把这些矩形的面积加起来,就近似得到曲边梯形的面积S ．小长条分得越细，近似程度越好，取极限就是面积 S ．具体地，分四步来解决． (1) 分割(化整为零) 在区间],[ba内任意添加1n个分点：
将区间],[ba分成 n 个子区间，这些子区间的长度记为 1 i=}?{iixxx ),, 2 , 1=(ni，并用符号i x?= max表示这些子区间的最大长度．过1n个分点作 x 轴的垂线，于是将曲边梯形分割成n 个小曲边梯形，它们的面积记作i S? ),, 2 , 1=(ni．显然=i?=niSS1． (2) 代替（以直代曲）在第 i 个子区间],[1iixx 上任取一点i ，作以)(if 为高，],[1iixx为底的第 i 个小矩形，小矩形的面积为 iixf?)( ),, 2 , 1=(ni第i 个小曲边梯形的面积 iiixfS??)( ),, 2 , 1=(ni． (3) 求和（求曲边梯形面积的近似值）将 n 个小矩形的面积加起来，便得到原曲边梯形面积的近似值 nxfS1(4) 取极限（积零为整）不难想到，当分割越来越细(即 n 越来越大，同时最长的子区间长度越来越小时)， n 个矩形的面积和就越来越接近于原曲边梯形的面积．于是
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 当同时0时，矩形面积之和的极限就是原曲边梯形的面积 S，即nxfS1) 0( =i?ii)(． n，=i?=iinlim)(．例 2 求变速直线运动的路程设作变速直线运动物体的速度为路程ｓ．如果物体作匀速直线运动，即速度是常量，那么路程＝速度时间但现在物体运动的速度是变量，我们可以采取与计算曲边梯形面积相似的方法来计算要求的路程． ],[ba内任意添加将区间],[ba分成 n 个子区间],[1iitt , 2 , 1(i==?iiittt , 2 , 1(i=并用符号{}= maxniss1)(tvv =) 0( t，求该物体在时间间隔],[ba 内运动的(1) 分割（化整为零）在时间区间1n个分点：
bttnn=，这些子区间的长度记为， it ?表示这些子区间的最大长度．这样就把路程ｓ分割成 n 段路程is?),, 2 , 1=(ni．显然 =i?=． (2) 代替（以匀代变）在第 i 个子区间],[1iitt上任取一点i ，则iitv?的变化也很小，)(v表示物体在时间段],[1iitt上以匀速)(iv 运动时所经过的路程．当it?很小时，速度)(t可以近似地看做不变，即在时间段],[1iitt?上物体近似地以匀速)(iv 运动，于是有 is ?iitv)( ),, 2 , 1=(ni． (3) 求和（求总路程的近似值）把n 个子区间来，就得到 ],[1iitt上按匀速运动计算出的路程加起=i?niitvs1)(． (4) 取极限（积零为整）不难想到，当对时间间隔],[ba的分割越来越细，小区段上0时，和式的极限看作匀速运动时的路程之和就越来越接近 s ．于是当即为 s 的精确值 n，
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同时 =i) 0?=niinlim(tvs1)(．上面两个问题，一个是几何问题，一个是物理问题，但从数学的角度来考察，所要解决的数学问题相同：
求与某个变化范围内的变量有关的总量问题．数学结构相同：求 n 个乘积nxf1出定积分的概念． iixf?)(之和=?iii)(，当n，同时{}0max?=i x时的极限．由此可抽象２．定积分的概念定义 1 设)(xf 是定义在区间],[ba上的有界函数，用点：
将区间],[ba任意分成 n 个子区间，这些子区间的长度记为1 i=?的和式．在每个子区间,[1ix上任取一点i ，作 n 个乘积iixf?)( =?niiixf1)(．如果当n，同时最大子区间长度{}0max?=i x时，和式=?niiixf1)(的极限存在，并且极限值与区间],[bba的分法以及i 的取法无关，则该极限值称为函数)(xf在区间],[ba上的定积分．记作adxxf)(，即badxxf)(=i) 0?=niinlim(xf1)(．其中右端的iixf?)(称为积分元素， =(?niiixf1)(称为积分和（或和式），左端的符号称为积分号，称为积分区间， a 称为积分下限， b 称为积分上限．定积分存在称为可积，否则称为不可积．有了定积分的概念，前面两个问题可以分别表述为：
曲边梯形的面积 S 是曲线)(xf称为被积函数，dxxf)称为被积表达式， x 称为积分变量，],[ba)(xfy =) 0)((xf在区间],[ba上的定积分，即 =S badxxf)(．变速直线运动的物体所经过的路程 s
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 是速度)(tvv =在时间区间],[ba上的定积分，即=badttvs)( 由定积分的定义可知 b(1)定积分变量的字母无关，因而 adxxf)(只与函数)(xf的对应法则以及定义区间],[ba有关，而与表示积分 a 、 b 是常数时，定积分badxxf)(=是一常数． badttf )( badxxf)(图 6 图 3 图 4 图 5 (2) 定积分{max?]的分法无关，与badxxf)(的实质是和式=?niiixf1)(的极限（n同时}0=,i x[）．是一种特殊和式（ n 个乘积iixf?)(之和）的特殊极限（该极限与bai 的取法无关）． )可积？ )(x在,[ba什么条件下(xff定理设函数]上连续，则函数)(xf在],[ba上可积．（证明从略）二、定积分的几何意义从例子，我们看到当0)(xf时，定积分时，曲边梯形在 x 轴的下方，badxxf)(表示曲边梯形的面积．当bf0)(xf定积分(xfadxx)(在几何上表示上述曲边梯形面积的负值．当)在],[ba上有正、有负时，则定积分)(xfy =，直线几块曲边梯形面积的代数和(图 3)，即bbadxxf)(在几何上表示：
曲线ax =，bx =及x 轴所围成的321)(SSSdxxfa+=．例 3 利用定积分的几何意义说明：
abdxba= （) ba ．三、定积分的性质由定积分的定义、几何意义以及函数极限的运算法则可以推知定积分有如下性质（设下面所论及的函数在所论及的区间上是可积的）：
abxfdxxf)()(性质１． =badx．性质２ 0)(=aadxxf性
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质３[])=bababadxxgdxxfdxxgxf)()()()(．性质４=babadxxfkdxxkf()( （ k 为常数）．性质５（对积分区间的可加性）， cbdxxfdxxf)()(,a+=bcaadxxf)( 其中 c 可以在],[ba内，也可以在][ba外． )(图 4)，显然有这个性质的几何解释：
若bdxxf)(,b(bc+=ccaadxxfdxxf)()(．若c 在],[bba外，如(图5)，则有afdx(=+=baccdxxfdxxxf)())(，因为bcaacdxxfdxxf)()(，所以 =caabcdxxfdxxfdxxf)()()(，图 7 图 8 A B 即 (f+=bccabadxxfdxxfdxxf)()()(．性质６（保序性）若在bf],[ba上)()xgx，则 baadxxgdxx)()(．这个性质的几何解释(图 6) ：
显然曲边梯形 aCDb 的面积不大于曲边梯形 aABb 的面积．性质７（有界性）设 M 和 m 分别是)(xfb性质７的几何解释(图 7）：曲边梯形 aABb 的面积介于矩形间．性质８（定积分中值定理）若)(xf在,[ab=在],[ba上的最大值和最小值，则 )()()(abMdxxfabma． bBaA11和bBaA22的面积之]b上连续，则在],[ba上至少存在一点，使 ))(()(abfdxxfa．这个性质的几何意义是，曲边梯形 aABb 的面积等于以的面积（图 8 的阴影部分）． ],[ba 为底，)(f为高的矩形注：
由性质8 得公式=badxxfabf)(1)(，称badxxfab)(1为函数)(xf在],[ba上的平均值，记作y ，即
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ =ybadxxfab)(1．例 4 比较定积分21ln xdx 与2x212ln xdx 的大小．例 5 估算定积分 +11dxx值的范围．小结本讲内容：
１．定积分的概念２．定积分的性质 3．定积分的几何意义作业：
P122~P123 1； 2； 3； 4； 5。
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定积分的概念和性质公式
1. 曲边梯形的面积 设在区间上，则由直线、、及曲线 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：在区间中任意插入若干个分点将分成 n 个小区间 ，小区间的长度 在每个小区间上任取一点作乘积， 求和取极限：则面积取极限
其中，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，速度是上的连续函数，且，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，。任取， 做 求和取极限：则路程取极限 定义设函数在上有界，在中任意插入若干个分点 将分成 n 个小区间，其长度为，在每个小区间 上任取一点，作乘积，并求和， 记，如果不论对怎样分法，也不论小区间上的点
怎样取法，只要当时，和总趋于确定的极限，则称这个极限 为函数在区间上的定积分，记作，即 ，（*） 其中叫被积函数，叫被积表达式，叫积分变量，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，称在区间可积，下面两类函数在区间 可积，（1）在区间上连续，则在可积。（2）在区间 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，所以 3.规定 时 , 在上时, 表示曲线、两条直线、 与轴所围成的曲边梯形的面积；
在上时, 表示曲线、两条直线、 与轴所围成的曲边梯形的面积（此时，曲边梯形在轴的下方）； 例1 利用定积分的几何意义写出下列积分值 （1）（三角形面积）（2）（半圆面积）
设可积 性质1 性质2 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4 性质5 如果在区间上，，则 推论 性质6 （定积分的估值）设 M 及 m 分别是函数在区间上的最大值及最小值，则 性质7 （定积分中值定理） 如果函数在区间上连续，则在上至少有一点， 使成立
第五章_第一节_不定积分的概念、性质.
经济数学——微积分 4 不定积分的概念与性质 原函数与不定积分的概念 不定积分的几何意义 基本积分表 不定积分的性质 小结思考题 经济数学——积分 二—原函数与不定积分的概念 定义如果在区I 刖内，可导函数尸(X)的 导函数为/(X ),即 We/,都有F\x) = f(x) 或 dF(x) = /(x)dx,那么函数F(x)就称为/(x) 或f(x)dx 在区间 /内原函数?(primitive furwtion ) 例(sinx) =cosx sinx 是 cos 兀的原函数. (inx) =— (X >0) X In X 是1在区间((),+oo)内的原函数. X 第一节 五、
定理原函数存在定理： 如果函数八X)在区间内连续, 那么在区 间^内存在可导函数F(x), 使Hxef,都有F\x) = f(x). 简言之：连续函数一定有原函数. 问题：(1)原函数是否唯一？ (2)若不唯一它们之间有什么联系？ 1 f 例(sinx) =cosx (sinx + C) =cosx (C为任意常数) 经济数学一微积分 关于原函数的说明: (1) (2) 证 说明F(x)+c是f (兀舶全部原粛或 经济数学一微积分
经济数学——微积分 不定积分（indefinite integral ）的定义： 在区间/内，函数/（兀）的带有任意 常数项的原函数称为/（兀）在区I 可内的 不定积分，记为f/（xMr ? 经济数学——微积分 6 =X% /. fx^dx =—— 十 C. J 」 6 例2求f --------- dr. J 1 + X- / J 解?/ (arctanx)= ,, I ‘ 1 + 疋 心& =皿2 被积函数 『积分号 积分变量 寒积表达式 F(x)
定积分的概念及性质
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 定积分的概念及性质 图 1 图 2 A B 4.4 定积分的概念及性质课题： 定积分的概念及性质目的要求： 理解定积分的概念及其性质重点： 定积分的概念、定积分的几何意义难点： 定积分的概念教学方法： 讲授为主、讲练结合教学时数： 2 课时教学进程： 定积分是积分学的另一个重要的基本概念，和导数概念一样，它也是在解决各种实际问题中逐渐形成并发展起来的，现已成为解决许多实际问题的有力工具．本节将首先从实际问题出发引出定积分的概念，并介绍定积分的几何意义和性质．随后的两节再介绍定积分与微分的内在联系，定积分的计算及其简单应用．一、定积分的概念 1．两个引例例 1 求曲边梯形的面积．初等数学可以计算多边形、圆形和扇形等图形的面积，但对于较复杂的曲线所围成的图形(图 1)的面积计算则无能为力．如图所示，我们总可以用若干互相垂直的直线将图形分割成如阴影部分所示的基本图形，它是由两条平行线段，一条与之垂直的线段，以及一条曲线弧所围成，这样的图形称为曲边梯形．特别地，当平行线之一缩为一点时，称为曲边三角形．现在求由直线0,,===ybxax和连续曲线)(xfy = ) 0)((xf所围成的曲边梯形 AabB (图 2)的面积 S ．如 1 / 7
果曲边梯形的高不变,即Cy =(常数),则根据矩形面积公式面积=底高便可求出它的面积．但如果)(xfy =是一般曲线，则底边上每一点 x 处的高)(xf随 x 变化而变化，上述计算公式就不适用．对于这样一个初等数学无能为力的问题，我们解决的思路是：将曲边梯形分成许多小长条(图 2),每一个长条都用相应的矩形去代替,把这些矩形的面积加起来,就近似得到曲边梯形的面积S ．小长条分得越细，近似程度越好，取极限就是面积 S ．具体地，分四步来解决． (1) 分割(化整为零) 在区间],[ba内任意添加1n个分点： 将区间],[ba分成 n 个子区间，这些子区间的长度记为 1 i=}?{iixxx ),, 2 , 1=(ni，并用符号i x?= max表示这些子区间的最大长度．过1n个分点作 x 轴的垂线，于是将曲边梯形分割成n 个小曲边梯形，它们的面积记作i S? ),, 2 , 1=(ni．显然=i?=niSS1． (2) 代替（以直代曲）在第 i 个子区间],[1iixx 上任取一点i ，作以)(if 为高，],[1iixx为底的第 i 个小矩形，小矩形的面积为 iixf?)( ),, 2 , 1=(ni第i 个小曲边梯形的面积 iiixfS??)( ),, 2 , 1=(ni． (3) 求和（求曲边梯形面积的近似值）将 n 个小矩形的面积加起来，便得到原曲边梯形面积的近似值 nxfS1(4) 取极限（积零为整）不难想到，当分割越来越细(即 n 越来越大，同时最长的子区间长度越来越小时)， n 个矩形的面积和就越来越接近于原曲边梯形的面积．于是
定积分的概念和性质公式
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.
5.1 定积分的概念与性质-习题
1．利用定积分的定义计算下列积分： ⑴ b a xdx ? （a b <）； 【解】第一步：分割 在区间[,]a b 中插入1n -个等分点：k b a x k n -=，（1,2,,1k n =-），将区间[,]a b 分为n 个等长的小区间[(1),]b a b a a k a k n n --+-+， （1,2,,k n =），每个小区间的长度均为k b a n -?=， 取每个小区间的右端点k b a x a k n -=+， （1,2,,k n =）， 第二步：求和 对于函数()f x x =，构造和式 1 ()n n k k k S f x ==??∑1 n k k k x ==??∑1 ()n k b a b a a k n n =--=+ ?∑ 1()n k b a b a a k n n =--=+∑1 ()n k b a b a na k n n =--=+∑ 1()n k b a b a na k n n =--=+∑(1) []2 b a b a n n na n n ---=+? ^ 1()[(1)]2b a b a a n -=-+ ?-1 ()()22b a b a b a a n --=-+-? 1 ()()22b a b a b a n +-=--? 第三步：取极限 令n →∞求极限 1 lim lim ()n n k k n n k S f x →∞ →∞ ==??∑1 lim()( )22n b a b a b a n →∞ +-=--? ()(0)22 b a b a b a +-=--?()2b a b a +=-222b a -=， 即得 b a xdx ? 22 2 b a -=。
定积分的概念与性质练习
第一节 定积分的概念与性质 一、选择题 1. A ； 2. C . 二、填空题 1. （1）1; （2）0; （3）4 π. 2. （1）1 2 x dx ? > 1 30 x dx ? ， （2）2 1ln xdx ? > () 2 2 1ln x dx ?， （3） 20 xdx π ? < 20 sin xdx π ? ， （4）4 3 ln xdx ? < () 4 2 3ln x dx ?. 三、 解 由于()3f x x =在[]0,1上连续，故积分2 21 x dx -? 是存在的，且它与分法无关，同 时也与点的取法无关. 将区间[]0,1n 等分，得1 i x n = ，取() 1,2,, i i i n n ξ== 作和 ()2 3 2 1 1 13 344 0001114 n n n n i i i i i n n i S x i n n n n ξ---===+??==== ???∑∑∑ 于是 1 lim 4n n S →∞= 即 13 014 x dx =?. 四、 细棒的质量()0 l x dx ρ?. 五、 1 13 x e dx -+? 311 x e dx +-=-?. 设()()1 1,0x x f x e f x e ++'==>，所以()f x 在[]1,3-内单调增加， 从而 ()()()13f f x f -≤≤，即1 41x e e +≤≤. 于是 3 141 44x e dx e +-≤≤? 从而 1 4 13 44x e e dx -+-≤ ≤-? . 六、 设()()2 21,41f x x x f x x '=-+=-，令()0,f x '=得驻点1 4 x = . ()17101,,1482f f f ???? === ? ????? .所以 min ()f x =1, max ()f x =78. 1≤≤ 由定积分性质，得 1 2012≤≤ ?.
定积分概念与性质(Concept
第五章 定积分 Chapter 5 Definite Integrals 5.1 定积分的概念和性质（Concept of Definite Integral and its Properties ） 一、定积分问题举例（Examples of Definite Integral ） 设在()y f x =区间[],a b 上非负、连续，由x a =，x b =，0y =以及曲线() y f x =所围成的图形称为曲边梯形，其中曲线弧称为曲边。 Let ()f x be continuous and nonnegative on the closed interval [],a b . Then the region bounded by the graph of ()f x , the x -axis, the vertical lines x a =, and x b = is called the trapezoid with curved edge. 黎曼和的定义（Definition of Riemann Sum ） 设()f x 是定义在闭区间[],a b 上的函数，?是[],a b 的任意一个分割， 011n n a x x x x b -=<<<<=， 其中i x ?是第i 个小区间的长度，i c 是第i 个小区间的任意一点，那么和 ()1 n i i i f c x =?∑，1 i i i x c x -≤≤ 称为黎曼和。 Let ()f x be defined on the closed interval [],a b , and let ? be an arbitrary partition of [],a b ,011n n a x x x x b -=<< <<=, where i x ? is the width of the i th subinterval. If i c is any point in the i th subinterval, then the sum ()1 n i i i f c x =?∑，1 i i i x c x -≤≤, Is called a Riemann sum for the partition ?. 二、定积分的定义（Definition of Definite Integral ） 定义 定积分（Definite Integral ） 设函数()f x 在区间[],a b 上有界，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 - 各个小区间的长度依次为110x x x ?=-，221x x x ?=-，…，1n n n x x x -?=-。在每个小区
最新定积分的概念与性质
定积分的概念与性质
第五章定积分 第一节定积分的概念与性质 教学目的：理解定积分的定义，掌握定积分的性质，特别是中值定理. 教学重点：连续变量的累积，熟练运用性质. 教学难点：连续变量的累积，中值定理. 教学内容： 一、定积分的定义 １．曲边梯形的面积 设?Skip Record If...?在?Skip Record If...?上非负，连续，由直线?Skip Record If...?，?Skip Record If...?，?Skip Record If...?及曲线?Skip Record If...? 所围成的图形，称为曲边梯形． 求面积： 在区间?Skip Record If...?中任意插入若干个分点 ?Skip Record If...?， 把?Skip Record If...?分成?Skip Record If...?个小区间[?Skip Record If...?],[?Skip Record If...?], … [?Skip Record If...?]，它们的长度依次为： ?Skip Record If...? 经过每一个分点作平行于?Skip Record If...?轴的直线段，把曲边梯形分成?Skip Record If...?个窄曲边梯形，在每个小区间[?Skip Record If...?]上任取一点?Skip Record If...?，以[?Skip Record If...?]为底，?Skip Record If...?为高的窄边矩形近似替代第?Skip Record If...?个窄边梯形?Skip Record If...?，把这样得到的