微积分(第五章)
微积分(第五章)

dx 1、 1 3 sin x dx 3、 2 sin x cos x 5
§3 分部积分法
第二节
一 、 降次法
例1 求下列积分
分部积分法
1、 x cos xdx
2 x x 3、 e dx
2、 xe x dx
第五章 不定积分
§3 分部积分法
二 、 转换法
例2
1、
求下列积分
x ln xdx
2、 x arctan xdx
3、 arcsin xdx
第五章 不定积分
§3 分部积分法
三 、 循环法
x e sin xdx
例3
求
第五章 不定积分
§3 分部积分法
四 、 递推法
例4
n I (ln x ) dx 的递推公式(其中 n 为正整 求 n 3 (ln x ) dx 。
数,且 n 2 ),并用公式计算 例5 求下列积分
3 sec xdx 1、
dx
2 2
a x dx 3、 3x 2 5、 x 1 x 2 dx
dx 7、 2 a x2
2、 4、
2 cos 2 xdx
6、
xe dx tan xdx
x2
dx 8、 2 x a2 dx dx arctanx 9、 e 10、 2 x(1 2 ln x) 1 x dx dx 11、 cos x sec xdx 12、 x ln x ln ln x
第五章 不定积分
§1
§2 §3 §4
不定积分的概念、性质
微积分的应用雨中行走 药物浓度 水流问题 最速降线

•前表面淋雨量
C2
(v cos
v
u
I )wh(L
/
u)
v cos u I是前面的降雨强度。
v
•总淋雨量(基本模型)
C
C1
C2
wdL [sin
u
h d
(v cos
v
u)]
因为考虑了降雨的方向,淋湿的部位只有顶部和前
面。分两部分计算淋雨量。
取参数v 4m / s, I 2cm / h
第五章 微积分的应用
本章通过用学习过的高等数学知识解决一些简单的问题, 以增加同学们学习数学的兴趣和应用数学的能力。同时,也 通过对其中一些问题的不断深入讨论来体会数学建模没有最 好、只有更好的精神。
1. 雨中行走问题 2. 体内药物浓度的变化 3. 水的流出问题 4. 最速降线问题
1. 雨中行走问题
16
2. 体内药物浓度的变化
医生给病人开处方时必须注明两点:服药的剂量 和服药的时间间隔。超剂量的药物会对患者产生不 良的后果,甚至死亡;剂量不足,则不能达到治疗 的效果。已知患者服药后,随时间推移,药物在体 内被逐渐吸收,发生化学反应,也就是体内药物的 浓度逐渐降低。药物浓度降低的速率与体内当时药 物的浓度成正比。当服药量为A、服药时间间隔为T 时,试分析体内药物的浓度随时间的变化规律。
2)在同样时间内,水从小孔流出的体积为 BS
--- S是从小孔流出的水时在时间段 内流t 经的距离
由质量守恒得
Ah BS
两端同除以 ,t 并令 t取极0 限得
25
可得一阶方程: dh B ds
dt
A dt
由于 ds v, 代入上式得 dt
微积分5-1

推论: 若
ki f i ( x)dx f ( x)dx i 1
n
微
积
分
三、 基本积分表 (P142)
(1) (2)
利用逆向思维
k dx
kx C
1 x dx
C
( 1)
dx (3) ln x C x
( x) F ( x) C0 (C0 为某个常数) 即 ( x) F ( x) C0 属于函数族 F ( x) C .
故
微
积
分
定义 2.
在区间 I 上的原函数全体称为
上的不定积分, 记作
— 积分号;
其中
— 被积函数;
(P140)
— 积分变量;
若 则
— 被积表达式.
( C 为任意常数 )
x (1 x 2 ) dx 解: 原式 = 2 x(1 x ) 1 1 d x dx 2 1 x x arctan x ln x C
微
积
分
x4 dx . 例8. 求(1) 2 1 x ( x 4 1) 1 解: 原式 = dx 2 1 x ( x 2 1)( x 2 1) 1 dx 2 1 x dx 2 ( x 1) dx 1 x2
微
积
分
不定积分的几何意义:
的原函数的图形称为 的积分曲线 .
f ( x) dx 的图形
y
的所有积分曲线组成
的平行曲线族.
o
x0
x
微
积
分
说明: 1:区分原函数与不定积分 (1):原函数是一个函数必须可导,其导函数等于 已知函数 (2):不定积分是全体原函数的集合,是函数族
专升本(高数—)第五章多元函数微积分学PPT课件

第七节 二重积分的应用
*
2
考试点津:
• 本讲出题在18分—26分之间,本讲内容是 一元函数微分内容的延伸,一般在选择题、 填空题、解答题中出现。
• 本讲重点:
(1)二元函数的偏导数和全微分。
(2)二元函数的有关极值问题及应用。 (3)会计算二重积分
• 建议重点复习前几年考过的试题,把握考 试重心和知识点,重在模仿解题。
成人高考高数一辅导
•
College of Agriculture & Biological Engineering
*
1
第五章 多元函数微积分学 (11年考了22分)
第一节 多元函数、极限和连续 第二节 偏导数与全微分 第三节 二元函数的极值 第四节 二重积分的概念和性质 第五节 直角坐标系下二重积分的计算 第六节 极坐标系下二重积分的计算
可 以 证 明 ,一 元 函 数 关 于 极 限 的 运 算 法 则 仍 适 用 于 多 元 函 数 ,即 多 元 连 续 函 数 的 和 、差 、积 为 连 续 函 数 ,在 分 母 不 为 零 处 ,连 续 函 数 的 商 也 是 连 续 函 数 ,多 元 函 数 的 复 合 函 数 也 是 连 续 函 数 .由 此 还 可 得 出 如 下 结 论 : 一 切 多 元 初等函数在其定义区域内是连续的.
(4)最大值和最小值定理
在有界闭区域D上的多元连续函数,在D上至少取得它的最大 值和最小值各一次.
(5)介值定理
在有界闭区域D上的多元连续函数,如果在D上取得两个不同的
函数值,则它在D上取得介于这两值之间的任何值至少一次.分
(一) 偏导数
1. 偏导数的定义
定义 设函数 z f (x, y)在点(x0, y0 )的某一邻域内有 定义,当 y固定在 y0,而 x在 x0处有增量x时,相应地函 数有增量 f (x0 x, y0 ) f (x0, y0 ),如果极限
第五章微分的逆运算问题

第五章微分的逆运算问题——不定积分志立则学思从之,故才日益而聪明日盛,成乎富有。
——王夫之没有任何一门学问的学习,能象学习算术那样强有力地涉及到国内的经济、政治和艺术。
数学的学习,能够激励那些沉睡和不求上进的年轻人,促使他们发展智慧和增强记忆力,甚至取得超越自身天赋的进步。
——柏拉图本章简介由求运动速度、曲线的切线和极值等问题产生了导数和微分,构成微积分学的微分学部分;同时由已知速度求路程、已知切线求曲线,和已知几何图形求面积与体积等问题,产生了不定积分和定积分,构成微积分学的积分学部分。
前面已学习过已知函数求导数问题,本章考虑其反问题:已知导数求其原函数,即求一个位未知函数,使其导数恰好是某一已知函数。
这种由导数或微分求原来函数的逆运算称为不定积分。
§1 逆向思维又一例——原函数与不定积分提出问题已知曲线)(x f y =,求过任意点的切线的斜率(设斜率存在)。
显然,只要对)(x f y =求导即可。
反之,若已知曲线求过任意点的切线的斜率,如何求曲线的方程?即已知函数的导数,如何求已知函数。
学习过程1.1 原函数与不定积分的概念定义 设函数)(x F 与)(x f 在区间I 上有定义。
若在I 上()()x f x F ='则称函数在区间I 上的原函数。
研究原函数必须解决的两个重要问题:⑴ 什么条件下,一个函数存在原函数?⑵ 如果一个函数存在原函数,那么原函数有多少?定理1 若函数)(x f 在区间I 上连续,则)(x f 在I 上存在原函数)(x F .定理2 设)(x F 是)(x f 在区间I 上的一个原函数,则⑴C x F +)(也是)(x f 的一个原函数,其中C 为任意常数;⑵)(x f 的任意两个原函数之间,相差一个常数.定义2 )(x f 在区间I 上的全体原函数称为)(x f 在I 上的不定积分,记作⎰dx x f )(其中称⎰为积分号,)(x f 为被积函数,dx x f )(为被积表达式,x 为积分变量.不定积分的几何意义若)(x F 是)(x f 的一个原函数,则称)(x f y =的图象为的一条积分曲线。
牛莱公式

解: 原式 =
∴b = 0.
c ≠0 , 故 a =1. 又由
~
, 得 c = 1. 2
说明 目录 上页 下页 返回 结束
例7.
证明 只要证
在 证:
内为单调递增函数 .
F′(x) > 0
x 0
x f (x)∫ f (t) dt− f (x)∫ t f (t) dt
0
x
( ∫0 f (t) dt )
d x, 因此
所以 其中
In = In−1
机动
目录
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下页
返回
结束
这种积分与原函数的关系在一定条件下具有普遍性 .
机动
目录
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下页
返回
结束
二、积分上限的函数及其导数
定理1. 定理 若 则变上限函数 y = f (x) y x Φ(x) = ∫ f (t) dt
a
Φ(x)
x ξ b x 证: ∀x, x + h∈[a, b] , 则有 x+ h x Φ(x + h) − Φ(x) 1 x+h = [∫ f (t) dt − ∫ f (t) dt ] a h h a 1 x+h = ∫ f (t) dt = f (ξ) (x <ξ < x + h) h x
∫
x2
−x
e dt = ∫ 3
t
1
−x
e dt + ∫ e dt = ∫ et dt − ∫ 3
t t 1
x2
x2
− x3
1
1
et dt
d x2 t d x2 t d − x3 t ⇒ ∫−x3 e dt = dx ∫1 e dt − dx ∫1 e dt dx
微积分教学课件第5章不定积分第2节基本积分表

x dx 2
1
cos 2
x
dx
1 ( x sin x) C 2
(6)
1
dx sin
x
1 sin x dx
(1 sin x)(1 sin x)
1 sin x
cos2 x dx
(sec2 x secx tan x)dx tan x secx C
10
训练:求下列不定积分
(1) ( x2 1)2 dx ( x4 2x 2 1)dx 1 x5 2 x3 x C 53
11
1
( x2 1 x2 )dx x arctan x C
7
例3 求下列不定积分
(5)
x4 1 x2 dx
x4 11 1 x2 dx
( x2 1)( x2 1) 1
1 x2
dx
(x2
1
1 1 x2 )dx
x3 3
x arctan
xC
8
例4 求下列不定积分
三角恒等变形
ln
|
x
|
C
6
例3 求下列不定积分
(3)
( x2 1)
1 x2 2x dx
x2 1
(
2
) dx
x 1 x2
x
1 x2
( x 1 2 )dx 1 x2 ln | x | 2arcsinx C
x 1 x2
2
(4)
1 x2 (1
x2 ) dx
x2 1 x2 x 2 (1 x 2 ) dx
1 sin2 x cos2 x dx
sin2 x cos 2 x sin2 x cos 2 x dx
(sec2 x csc2 x)dx tan x cot x C
@@@微积分基础(国家开放大学)---第5章---第1节---积分的几何应用

y f ( x)
y
x
y f ( x)
o
a
b
oa
(2)
c
(3)
b
x
(1)
(1) S f ( x)dx
a c a c
b
(2) S f ( x)dx
a b c b a c
b
(3) S | f ( x)dx | f ( x)dx f ( x)dx f ( x)dx
A
x
2
2 32 1 x 3 1 2 1 1 x |0 |0 . 3 3 3 3 3
【总结提升】
求两曲线围成的平面图形的面积的一般步骤: (1)作出示意图;(弄清相对位置关系)
(2)求交点坐标,确定图形范围(积分的上限,下限)
(3)写出平面图形的定积分表达式; (4)运用微积分基本定理计算定积分,求出面积.
1
x
x x ( x ) ( x) 3 3 1
3
2
3
8 . 3 1
1
5.如图,求曲线y=x2与直线y=2x所围图形的面积S.
y=2x, 由方程组 2 y = x ,
解
可得 x1=0,x2=2.
故所求图形的面积为
x dx=x S= 2xdx -
2 2 2 22 0
曲边形面积的求解思路
y
A 0 a bX a
1
A2 b a b
曲边形
曲边梯形(三条直边,一条曲边)
面积 A=A1-A2
类型2:由两条曲线y=f(x)和y=g(x),直线x=a,x=b
(a<b)所围成平面图形的面积S
y f ( x)
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3、
1 x
1 x dx x
dx
2、 (1 3 x) x
第五章 不定积分
§3 分部积分法
第二节 分部积分法
一 、 降次法
例1 求下列积分
1、 xcosxdx 3、 x2exdx
2、 xexdx
第五章 不定积分
二 、 转换法
§3 分部积分法
例2 求下列积分
1、 xlnxdx 3、 arcsixndx
性质2 非零常数可以提到积分号外,即
k(fx)d xkf(x)dx
第五章 不定积分
§1 不定积分的概念、性质
例5 求下列不定积分
1、
(x 1)3 x2 dx
3、 2xexdx
5、
x4 1 x2 dx
7、
sin2
x 2
dx
2、 (ex 3coxs)dx
4、
1 x x2 x(1 x2 ) dx
a2 x2
2、 2cos2xdx
3、
3
dx x
2
4、 xex2 dx
5、 x 1x2dx
6、 tanxdx
7、
dx a2 x2
8、
dx x2 a2
9、
earctanx
dx 1x2
10、
dx x(1 2ln
x)
11、cdoxxs
sexcdx12、
dx xlnxlnlnx
第五章 不定积分
第五章 不定积分
§1 不定积分的概念、性质
三 、 基本积分表
求原函数或不定积分与求导函数互为逆运算,它们 之间的关系是:
1、先积分后求导(或微分),还原
ddx[f(x)dx]f(x) 或 d[f(x)d]xf(x)dx
2、先求导(或微分)后积分,差一常数
F'(x)d xF(x)C或 dF (x)F(x)C
都有
F'(x)f(x)
第五章 不定积分
§1 不定积分的概念、性质
定义2 在区间 I上,函数 f (x) 的全体原函数,称 为函数 f (x) 在区间 I 上的不定积分,记作
f (x)dx 其中 称为积分号,f (x) 称为被积函数, f (x)dx 称为被
积表达式, x称为积分变量。 若 F (x) 是 f (x) 在区间 I上的任意一个原函数,则
大家好
章不定积分
§1不定积分的概念、性质 §2换元积分法 §3分部积分法
第五章 不定积分
§1 不定积分的概念、性质
第一节 不定积分的概念、性质
一 原函数与不定积分的概念 二 不定积分的几何意义 三 基本积分表 四 不定积分的性质
第五章 不定积分
§1 不定积分的概念、性质
一 、 原函数与不定积分的概念
定义1 若定义在区间 I 上的函数 f (x) 及可导函数 F ( x) 满足关系:对任一 xI ,都有
F'(x)f(x) 或 dF (x)f(x)dx 则称 F (x) 为 f (x) 在区间 I 上的一个原函数。
原函数存在定理 如果函数 f (x) 在区间 I 上连续,
则在区间 I 上存在可导函数 F ( x) ,使得对任 xI ,
8、c1 o 2xs d xse 2xcd txaxn C 9、s1 i2x nd xcs 2xcd xco xtC
10、sextcaxnd sxex cC
11、cs xcco xd t x cs x c C
12、 exdxexC 13、 axd x1axC,a0,a1
ln a
第五章 不定积分
6、tan2 xdx
8、
dx sin 2 x cos 2 x
22
第五章 不定积分
§1 不定积分的概念、性质
例3
已知
f (x)
的一个原函数为
sin x 1 x sin x
,求
f(x)f'(x)dx
例4 设 f (x) 的原函数 F(x)0,且F(0) 1 ,当 x0 时有 f(x)F(x)si2n2x,求 f (x)
§2 换元积分法
定理2 设 x(t) 是单调可导函数,并且 '(t)0 又设 f[(t)]'(t) 具有原函数,则有换元公式
f( x ) d x f[( t)'] ( t) d t t 1 ( x )
第五章 不定积分
§2 换元积分法
一、三角函数代换法
例 求下列不定积分
1、 a2x2d(xa0)
3、
dx (a0) x2 a2
2、 4、
dx (a0) x2 a2 a2 x2 dx
x4
第五章 不定积分
二、倒代换
§2 换元积分法
例 求下列不定积分
1、
dx x( x n 1)
dx
2、 x x2n 1
第五章 不定积分
§2 换元积分法
三、简单无理函数代换法
例 求下列不定积分
1、
x 1 dx x
第五章 不定积分
§1 不定积分的概念、性质
1、kdxkxC( k是常数)
2、 xdx 1 1x1C(1)
3、 1xdxlnx C 4、 1dxx2 arctxanC
5、
dx arcsxinC
1x2
6、 coxsdxsixnC
7、 sixndx cox sC
第五章 不定积分
§1 不定积分的概念、性质
第五章 不定积分
§2 换元分法
定理1 设 f (u) 具有原函数,函数 u(x) 可导,
则有换元公式
f[( x )'( ] x ) d x f( u ) d u u ( x )
第五章 不定积分
例1 求下列不定积分
§2 换元积分法
dx
1、
f (x) 的不定积分可表为
f(x)dx F(x)C
第五章 不定积分
§1 不定积分的概念、性质
例1 求 3x2dx
例2 求
1 x
dx
例3 某商品的边际成本为 1002x ,求总成本函数
C(x)
二 、 不定积分的几何意义
不定积分的几何意义是对应于积分曲线族。
例4 求经过点 (1,2) ,且切线的斜率为 2x 的曲线方 程。
§2 换元积分法
例2 求下列不定积分
1、
1sinx xcosx
dx
3、 (1 x)ex dx
1 xex
5、 sin2xco5sxdx
2、
cos2x (sinxcosx)3
dx
4、 sin3 xdx
6、 cos2 xdx
7、 sin4 xdx
8、 co3sxco2sxdx
第五章 不定积分
二 、 第二类换元积分法
§1 不定积分的概念、性质
例4 求下列不定积分
1、
dx x3
3、
dx x3 x
2、 x2 xdx
第五章 不定积分
§1 不定积分的概念、性质
四 、 不定积分的性质
性质1 函数代数和的不定积分对于各个函数不定积 分的代数和,即
[f(x ) g (x )d ] x f(x )d x g (x )dx