定积分的计算方法
求定积分的四种方法

定积分的四种求法定积分是新课标的新增内容,其中定积分的计算是重点考查的考点之一,下面例题分析定积分计算的几种常用方法.一、定义法例1 用定义法求230x dx ⎰的值.分析:用定义法求积分可分四步:分割,以曲代直,作和,求极限.解:(1)分割:把区间[0,2] 分成n 等分,则△x =2n. (2)近似代替:△32()i i i S f x x n ξ⎛⎫=∆=∆ ⎪⎝⎭(3)求和:33111222n n n i i i i i i S x n n n ===⎛⎫⎛⎫⎛⎫∆≈∆=• ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭∑∑∑. (4)取极限:S=3332242lim n n n n n n →∞⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫+++⎢⎥ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦ =443332244221lim 12lim[(1)]4n n n n n n n →∞→∞⎡⎤+++=⨯+⎣⎦ =224(21)lim n n n n→∞++==4. ∴230x dx ⎰=4..评注:本题运用微积分的基本定理法来求非常简单.一般地,其它方法计算定积分比较困难时,用定义法,应注意其四个步骤中的关键环节是求和,体现的思想方法是先分后合,以直代曲.二、微积分基本定理法例2 求定积分221(21)x x dx ++⎰的值.分析:可先求出原函数,再利用微积分基本定理求解.解:函数y =221x x ++的一个原函数是y =323x x x ++. 所以.221(21)x x dx ++⎰=3221()|3x x x ++=81421133⎛⎫⎛⎫++-++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭=193. 评注:运用微积分基本定理计算定积分的关键是找到被积函数的原函数.三、几何意义法例3 求定积分1211)x dx --⎰的值.分析:利用定积分的意义是指曲边梯形的面积,只要作出图形就可求出.解:1211x dx --⎰表示圆x 2+y 2=1在第一、二象限的上半圆的面积. 因为2S π=半圆,又在x 轴上方. 所以1211x dx --⎰=2π. 评注:利用定积分的几何意义解题,被积函数图形易画,面积较易求出.四、性质法例4 求下列定积分:⑴44tan xdx ππ-⎰;⑵22sin 1x x dx x ππ-+⎰. 分析:对于⑴用微积分的基本定理可以解决,而⑵的原函数很难找到,几乎不能解决.若运用奇偶函数在对称区间的积分性质,则能迎刃而解.解:由被积函数tan x 及22sin 1x x x +是奇函数,所以在对称区间的积分值均为零.x y o 1-11所以⑴ 44tan xdx ππ-⎰=0; ⑵22sin 1x x dx x ππ-+⎰=0. 评注:一般地,若f (x )在[-a ,a ]上连续,则有性质:①当f (x )为偶函数时,()a a f x dx -⎰=20()a f x dx ⎰;②当f (x )为奇函数时,()aa f x dx -⎰=0.小结通过这几个例题分析,让我明白并牢固记住了如何求定积分的方法,懂得在什么情况该用何种方法解决问题;它有非常重要的意义,并且应用也非常广泛,因此掌握此四种方法可以为学好其他比如物理学应用打下良好的基础。
定积分计算方法

定积分计算方法定积分是微积分中的重要概念,用于求解曲线下面的面积、求解物体的质量和质心等问题。
本文将介绍三种常见的定积分计算方法:几何意义法、Riemann和法和不定积分法。
1. 几何意义法几何意义法是通过将曲线下面的面积分割为若干个几何图形的面积,并求和得出结果。
这种方法适用于简单曲线的定积分计算。
以求解函数f(x)在区间[a, b]上的定积分为例,我们可以将[a, b]区间等分为n个小区间,每个小区间宽度为Δx=(b-a)/n。
然后,从第一个小区间开始,计算f(x)在该小区间上的函数值,乘以Δx得到该小区间上的面积。
接着,将所有小区间的面积相加,即可得到整个[a, b]区间上的定积分结果。
2. Riemann和法Riemann和法是通过将函数f(x)逐步逼近为一系列简单的几何图形,计算这些几何图形的面积之和来求解定积分。
首先,将[a, b]区间等分为n个小区间,每个小区间宽度为Δx=(b-a)/n。
然后,在每个小区间上选择一个样本点xi,计算其函数值f(xi),乘以Δx得到该小区间上的面积。
最后,将所有小区间上的面积相加,即可得到整个[a, b]区间上的定积分结果。
3. 不定积分法不定积分法是通过求解函数的原函数来计算定积分。
不定积分与定积分是相互关联的,可以通过求解定积分来得到不定积分,也可以通过求解不定积分来计算定积分。
对于给定的函数f(x),如果存在一个函数F(x),使得F'(x)=f(x),那么F(x)称为f(x)的原函数。
在这种情况下,我们有∫f(x)dx=F(x)+C,其中C为常数。
通过求解不定积分,我们可以得到函数的原函数F(x),然后将原函数的上界和下界代入,计算得到定积分的结果。
总结定积分的计算方法有几何意义法、Riemann和法以及不定积分法。
根据不同的问题和曲线特点,选择合适的计算方法能够有效地求解定积分。
需要注意的是,在使用这些方法计算定积分时,正确地确定积分的上界和下界是非常重要的。
定积分计算方法总结

定积分计算方法总结定积分是微积分中的一种重要概念,用于计算曲线与x轴之间的面积、曲线的弧长、质量、质心等物理量。
本文将总结定积分的计算方法,包括基本定积分的计算、换元积分法、分部积分法等。
一、基本定积分的计算基本定积分是指形如∫f(x)dx的定积分,其中f(x)为已知函数。
基本定积分的计算方法主要包括常数法、分段法和凑微分法。
1. 常数法:当被积函数为常数函数时,可以直接利用积分性质计算。
如∫kdx=kx+C,其中k为常数,C为积分常数。
2. 分段法:当被积函数在不同区间上有不同的表达式时,可以将积分区间划分为不同的子区间,在每个子区间上分别计算积分,然后再求和得到整个区间上的积分值。
3. 凑微分法:当被积函数可以通过凑微分的方式转化为已知函数的微分形式时,可以利用凑微分法进行计算。
凑微分法的关键是找到合适的凑微分项,使得被积函数可以表示为一个函数的微分。
例如,对于∫x^2dx,可以将其转化为∫(x^2+1-1)dx,然后利用积分性质计算。
二、换元积分法换元积分法是一种常用的定积分计算方法,通过引入新的变量进行替换,将原来的积分转化为更容易计算的形式。
换元积分法的关键是选择合适的换元变量和适当的换元公式。
1. 一般换元法:当被积函数中存在形如f(g(x))g'(x)的部分时,可以选择g(x)作为新的变量进行替换。
然后利用链式法则计算新的微分形式,将原来的积分转化为新变量的积分。
2. 三角换元法:当被积函数中存在形如sin(x)或cos(x)等三角函数时,可以选择三角函数的反函数作为新的变量进行替换。
然后利用三角函数的导数和反函数的导数计算新的微分形式,将原来的积分转化为新变量的积分。
三、分部积分法分部积分法是一种常用的定积分计算方法,通过将积分中的乘积拆解为两个函数的乘积,利用分部积分公式进行计算。
分部积分法的关键是选择合适的分部函数和求导函数。
分部积分公式为∫u(x)v'(x)dx=u(x)v(x)-∫v(x)u'(x)dx。
求定积分的四种方法

定积分的四种求法定积分是新课标的新增内容,其中定积分的计算是重点考查的考点之一,下面例题分析定积分计算的几种常用方法.一、定义法 例1 用定义法求230x dx ⎰的值.分析:用定义法求积分可分四步:分割,以曲代直,作和,求极限.解:(1)分割:把区间[0,2] 分成n 等分,则△x =2n. (2)近似代替:△32()i i i S f x x n ξ⎛⎫=∆=∆ ⎪⎝⎭(3)求和:33111222nnni i i i i i S x n n n ===⎛⎫⎛⎫⎛⎫∆≈∆=• ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭∑∑∑.(4)取极限:S=3332242lim n n n n n n →∞⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫+++⎢⎥ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦L =443332244221lim 12lim[(1)]4n n n n n n n →∞→∞⎡⎤+++=⨯+⎣⎦L =224(21)lim n n n n →∞++==4.∴230x dx ⎰=4..评注:本题运用微积分的基本定理法来求非常简单.一般地,其它方法计算定积分比较困难时,用定义法,应注意其四个步骤中的关键环节是求和,体现的思想方法是先分后合,以直代曲.二、微积分基本定理法例2 求定积分221(21)x x dx ++⎰的值.分析:可先求出原函数,再利用微积分基本定理求解.解:函数y =221x x ++的一个原函数是y =323x x x ++. 所以.221(21)x x dx ++⎰=3221()|3x x x ++=81421133⎛⎫⎛⎫++-++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭=193.评注:运用微积分基本定理计算定积分的关键是找到被积函数的原函数.三、几何意义法 例3 求定积分11dx -⎰的值.分析:利用定积分的意义是指曲边梯形的面积,只要作出图形就可求出.解:11dx -⎰表示圆x 2+y 2=1在第一、二象限的上半圆的面积.因为2S π=半圆,又在x 轴上方.所以11dx -⎰=2π. 评注:利用定积分的几何意义解题,被积函数图形易画,面积较易求出.四、性质法例4 求下列定积分: ⑴44tan xdx ππ-⎰;⑵22sin 1x xdx x ππ-+⎰. 分析:对于⑴用微积分的基本定理可以解决,而⑵的原函数很难找到,几乎不能解决.若运用奇偶函数在对称区间的积分性质,则能迎刃而解.解:由被积函数tan x 及22sin 1x xx +是奇函数,所以在对称区间的积分值均为零.所以⑴44tan xdx ππ-⎰=0;⑵22sin 1x xdx x ππ-+⎰=0. 评注:一般地,若f (x )在[-a ,a ]上连续,则有性质:①当f (x )为偶函数时,()aaf x dx -⎰=20()af x dx ⎰;②当f (x )为奇函数时,()aaf x dx -⎰=0. 小结通过这几个例题分析,让我明白并牢固记住了如何求定积分的方法,懂得在什么情况该用何种方法解决问题;它有非常重要的意义,并且应用也非常广泛,因此掌握此四种方法可以为学好其他比如物理学应用打下良好的基础。
求定积分的四种方法

求定积分的四种方法定积分是新课标的新增内容,其中定积分的计算是重点考查的考点之一,下面例析定积分计算的几种常用方法.一、定义法例1 用定义法求230x dx ⎰的值.分析:用定义法求积分可分四步:分割,以曲代直,作和,求极限.解:(1)分割:把区间[0,2] 分成n 等分,则△x =2n. (2)近似代替:△32()i i i S f x x n ξ⎛⎫=∆=∆ ⎪⎝⎭(3)求和:33111222n n n i i i i i i S x n n n ===⎛⎫⎛⎫⎛⎫∆≈∆=• ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭∑∑∑. (4)取极限:S=3332242lim n n n n n n →∞⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫+++⎢⎥ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦ =443332244221lim 12lim[(1)]4n n n n n n n →∞→∞⎡⎤+++=⨯+⎣⎦ =224(21)lim n n n n→∞++==4. ∴230x dx ⎰=4..评注:本题运用微积分的基本定理法来求非常简单.一般地,其它方法计算定积分比较困难时,用定义法,应注意其四个步骤中的关键环节是求和,体现的思想方法是先分后合,以直代曲.二、微积分基本定理法例2 求定积分221(21)x x dx ++⎰的值.分析:可先求出原函数,再利用微积分基本定理求解.解:函数y =221x x ++的一个原函数是y =323x x x ++.所以.221(21)x x dx ++⎰=3221()|3x x x ++=81421133⎛⎫⎛⎫++-++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭=193. 评注:运用微积分基本定理计算定积分的关键是找到被积函数的原函数.三、几何意义法例3 求定积分11dx -⎰的值.分析:利用定积分的意义是指曲边梯形的面积,只要作出图形就可求出.解:11dx -⎰表示圆x 2+y 2=1在第一、二象限的上半圆的面积.因为2S π=半圆,又在x 轴上方. 所以11dx -⎰=2π. 评注:利用定积分的几何意义解题,被积函数图形易画,面积较易求出.四、性质法例4 求下列定积分: ⑴44tan xdx ππ-⎰;⑵22sin 1x x dx x ππ-+⎰. 分析:对于⑴用微积分的基本定理可以解决,而⑵的原函数很难找到,几乎不能解决.若运用奇偶函数在对称区间的积分性质,则能迎刃而解.解:由被积函数tan x 及22sin 1x x x +是奇函数,所以在对称区间的积分值均为零.所以⑴ 44tan xdx ππ-⎰=0;⑵22sin 1x x dx x ππ-+⎰=0. 评注:一般地,若f (x )在[-a ,a ]上连续,则有性质:①当f (x )为偶函数时,()a a f x dx -⎰=20()a f x dx ⎰;②当f (x )为奇函数时,()a a f x dx -⎰=0.。
求定积分的四种方法

定积分的四种求法定积分是新课标的新增内容,其中定积分的计算是重点考查的考点之一,下面例题分析定积分计算的几种常用方法.一、定义法例1 用定义法求230x dx ⎰的值.分析:用定义法求积分可分四步:分割,以曲代直,作和,求极限.解:(1)分割:把区间[0,2] 分成n 等分,则△x =2n. (2)近似代替:△32()i i i S f x x n ξ⎛⎫=∆=∆ ⎪⎝⎭(3)求和:33111222n n n i i i i i i S x n n n ===⎛⎫⎛⎫⎛⎫∆≈∆=• ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭∑∑∑. (4)取极限:S=3332242lim n n n n n n →∞⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫+++⎢⎥ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦ =443332244221lim 12lim[(1)]4n n n n n n n →∞→∞⎡⎤+++=⨯+⎣⎦ =224(21)lim n n n n→∞++==4. ∴230x dx ⎰=4..评注:本题运用微积分的基本定理法来求非常简单.一般地,其它方法计算定积分比较困难时,用定义法,应注意其四个步骤中的关键环节是求和,体现的思想方法是先分后合,以直代曲.二、微积分基本定理法例2 求定积分221(21)x x dx ++⎰的值.分析:可先求出原函数,再利用微积分基本定理求解.解:函数y =221x x ++的一个原函数是y =323x x x ++. 所以.221(21)x x dx ++⎰=3221()|3x x x ++=81421133⎛⎫⎛⎫++-++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭=193. 评注:运用微积分基本定理计算定积分的关键是找到被积函数的原函数.三、几何意义法例3 求定积分1211)x dx --⎰的值.分析:利用定积分的意义是指曲边梯形的面积,只要作出图形就可求出.解:1211x dx --⎰表示圆x 2+y 2=1在第一、二象限的上半圆的面积. 因为2S π=半圆,又在x 轴上方. 所以1211x dx --⎰=2π. 评注:利用定积分的几何意义解题,被积函数图形易画,面积较易求出.四、性质法例4 求下列定积分:⑴44tan xdx ππ-⎰;⑵22sin 1x x dx x ππ-+⎰. 分析:对于⑴用微积分的基本定理可以解决,而⑵的原函数很难找到,几乎不能解决.若运用奇偶函数在对称区间的积分性质,则能迎刃而解.解:由被积函数tan x 及22sin 1x x x +是奇函数,所以在对称区间的积分值均为零.x y o 1-11所以⑴ 44tan xdx ππ-⎰=0; ⑵22sin 1x x dx x ππ-+⎰=0. 评注:一般地,若f (x )在[-a ,a ]上连续,则有性质:①当f (x )为偶函数时,()a a f x dx -⎰=20()a f x dx ⎰;②当f (x )为奇函数时,()aa f x dx -⎰=0.小结通过这几个例题分析,让我明白并牢固记住了如何求定积分的方法,懂得在什么情况该用何种方法解决问题;它有非常重要的意义,并且应用也非常广泛,因此掌握此四种方法可以为学好其他比如物理学应用打下良好的基础。
定积分的计算方法与技巧

定积分的计算方法与技巧定积分是高等数学中重要的一部分,它在数学、物理学、工程学等领域都有广泛应用。
本文将介绍定积分的基本概念和计算方法,以及一些常用的技巧。
一、定积分的基本概念定积分是对连续函数在一定区间上的面积进行求解的方法。
设f(x) 在区间 [a,b] 上连续,则它在该区间上的定积分为:∫(b,a) f(x) dx其中,∫是积分符号,f(x) 是被积函数,dx 表示积分变量。
二、定积分的计算方法1. 基本积分公式对于一些常见的函数,有一些基本积分公式可供使用。
比如:∫x^n dx = x^(n+1) / (n+1) + C (n≠-1)∫e^x dx = e^x + C∫sinx dx = -cosx + C∫cosx dx = sinx + C等等,使用这些基本积分公式可以简化复杂的计算过程。
2. 函数的分段积分对于一些在区间上不连续的函数,可以尝试将区间划分成几个子区间,然后在每个子区间上分别进行积分计算。
这个方法被称为分段积分。
3. 反常积分对于某些函数,其在一定区间上可能无法被积分,这时需要使用反常积分的方法进行计算。
反常积分分为两种情况:无穷积分和间断积分。
无穷积分是对于某些函数在无穷区间上的积分。
间断积分是对于某些函数在一定区间上存在间断点的积分。
三、定积分的技巧1. 积分中的代换对于一些复杂的积分式,可以使用代换的方法将其转化成一些已知的积分式,从而简化计算。
例如,对于∫cos(x^2)dx ,可以使用代换 y=x^2 ,将积分式转化成∫cos(y)dy 。
2. 微积分基本定理微积分基本定理指出,对于连续函数 f(x) ,其在区间 [a,b] 上的定积分可以表示成其原函数 F(x) 在区间 [a,b] 上的值之差,即:∫(b,a) f(x) dx = F(b) - F(a)这个定理可以用来简化一些定积分的计算。
3. 奇偶对称性对于一些奇偶对称的函数,其在区间 [a,b] 上的定积分可以简化为:∫(b,a) f(x) dx = 2∫(b,a/2) f(x) dx (偶函数)∫(b,a) f(x) dx = 0 (奇函数)例如,对于 f(x) = sin(x) ,其在区间 [0,π] 上的定积分可以简化为:∫(π,0) sin(x) dx = 2∫(π/2,0) sin(x) dx = 24. 积分中的分数分解对于一些积分式中含有分数的情况,可以使用分数分解的方法将其拆分成一些已知的积分式。
定积分计算方法总结

定积分计算方法总结定积分是微积分中的重要概念,用于计算曲线下方的面积、变量间的平均值、曲线的长度等问题。
在计算定积分时,有几种常见的方法可以使用。
一、基本定积分计算方法1.函数不可导情况下的计算方法:当函数在闭区间上不可导时,可以将该区间划分成多个子区间,然后在各子区间上分别求积,最后求和。
2. 函数可导情况下的计算方法:对于可导函数,可以使用Newton-Leibniz公式求解定积分。
若函数F(x)是f(x)的一个原函数,即F'(x) = f(x),则有∫[a,b] f(x) dx = F(b) - F(a)。
二、几何意义的计算方法1.面积计算:当被积函数为非负函数时,定积分表示积分区间上的曲线与x轴之间的面积。
使用定积分计算面积时,要先找到积分区间,并选择一个适当的被积函数。
2.长度计算:当被积函数为非负函数时,定积分可以表示曲线的弧长。
通过将曲线分成小线段,并用小线段长度之和逼近曲线的弧长,然后取极限即可得到曲线的弧长。
三、换元法换元法是一种常用的定积分计算方法,通过代换变量的方式来简化被积函数。
具体步骤如下:1.将被积分函数中的变量替换为一个新的变量,使得替换后的函数能够更容易积分。
2. 计算新变量的微分形式dx,然后求解出新的积分上下限。
3.将原函数转化为新变量的函数,并根据新的上下限计算定积分。
4.最后要将新变量换回原变量的形式。
四、分部积分法分部积分法是通过Leibniz公式的一个特殊情况来进行定积分计算的方法。
具体步骤如下:1. 选择u和dv,其中u是整个被积函数的一个部分,dv是剩余的部分。
2. 求解du和v分别对x的积分。
3. 将原函数表示为uv积分减去∫vdu,其中v需要对x进行积分。
4.根据上述公式计算定积分。
五、极坐标下的计算方法当被积函数围成的区域具有对称性或者特殊的形状时,可以使用极坐标进行计算。
1.将被积函数与曲线转化为极坐标形式,即用r和θ表示。
2. 根据极坐标的面积元素dA=rdrdθ,计算出面积元素dA。
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定积分的计算方法LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】定积分的计算方法摘要定积分是积分学中的一个基本问题,计算方法有很多,常用的计算方法有四种:(1)定义法、(2)牛顿—莱布尼茨公式、(3)定积分的分部积分法、(4)定积分的换元积分法。
以及其他特殊方法和技巧。
本论文通过经典例题分析探讨定积分计算方法,并在系统总结中简化计算方法!并注重在解题中用的方法和技巧。
关键字:定积分,定义法,莱布尼茨公式,换元法Calculation method of definite integralAbstractthe integral is the integral calculus is a fundamental problem, its calculation method is a lot of, (1)definition method, (2)Newton - Leibniz formula, (3)integral subsection integral method, (4) substitute paper, by classic examples definite integral analysis method, and in the system of simplified, summarized the approximate calculation method! And pay attention to problem in using the methods and skills.Key words:definite integral ,definition method, Newton - Leibniz,substitute method目录目录 (2)1绪论 (3)定积分的定义 (3)定积分的性质 (4)2 常用计算方法 (5)定义法 (5)牛顿-莱布尼茨公式 (6)定积分的分部积分法 (7)定积分的换元积分法 (7)3 简化计算方法 (9)含参变量的积分 (9)有理积分和可化为有理积分的积分 (10)4总结 (12)致谢 (13)参考文献 (13)1绪论定积分的定义 定积分就是求函数f(X)在区间[a,b]中图线下包围的面积,如图所示。
即由y=0,x=a,x=b,y=f(X)所围成图形的面积[1]。
这个图形称为曲边梯形,特例是曲边三角形。
设函数f(x) 在区间[a,b]上连续,将区间[a,b]分成n 个子区间[x 0,x 1], (x 1,x 2], (x 2,x 3], …, (x n-1,x n ],其中x 0=a ,x n =b 。
可知各区间的长度依次是:△x 1=x 1-x 0, △x 2=x 2-x 1, …, △x n =x n -x n-1。
在每个子区间(x i-1,x i ]中任取一点ξi (1,2,...,n ),作和式设λ=max{△x 1, △x 2, …, △x n }(即λ是最大的区间长度),则当λ→0时,该和式无限接近于某个常数,这个常数叫做函数f(x) 在区间[a,b]的定积分[2],记为其中:a 叫做积分下限,b 叫做积分上限,区间[a, b]叫做积分区间,函数f(x)叫做被积函数,x 叫做积分变量,f(x)dx 叫做被积表达式,∫ 叫做积分号。
之所以称其为定积分,是因为它积分后得出的值是确定的,是一个数, 而不是一个函数。
根据上述定义,若函数f(x)在区间[a,b]上可积分,则有n 等分的特殊分法:特别注意,根据上述表达式有,当[a,b]区间恰好为[0,1]区间时,则[0,1]区间积分表达式为: 定积分的性质性质1 dx x g ab dx x f a b dx x g x f a b )()()]()([⎰⎰⎰±=± 性质2 )k (,)()(为常数dx x f ab k dx x kf a b ⎰⎰= 性质3 假设a<b<c dx x f cb dx x f ac dx x f a b )()()(⎰⎰⎰+= 性质4 如果在区间[,]a b 上,恒有)()(x g x f ≤,则dx x g ab dx x f a b )()(⎰⎰≤ 性质5 如果在区间[,]a b 上,0)(≥x f ,则.0)(≥⎰dx x f ab (a<b) 性质6 设M 及m 分别是函数()f x 在区间[,]a b 上的最大值及最小值,则 )()()(a b M dx x f ab a b m -≤≤-⎰ ,()a b 此性质可用于估计积分值的大致范围[3]。
性质7 若f(x)在[a,b]上可积,则∣f(x)∣在[a,b]上也可积, 且dx x f a bdx x f a b )()(⎰⎰≤性质8(积分第一中值定理) 设函数f(x)在[a,b]上连续,g(x)在[a,b]上可积,且在[a,b]上不变号,则在[a,b]上至少存在一点ξ,使得:2 常用计算方法定义法定积分的定义法计算是运用极限的思想,简单的来说就是分割求和取极限。
以()ba I f x dx =⎰为例:任意分割,任意选取k ξ作积分和再取极限。
任意分割任意取k ξ所计算出的I 值如果全部相同的话,则定积分存在。
如果在某种分法或者某种k ξ的取法下极限值不存在或者与其他的分法或者k ξ的取法下计算出来的值不相同,那么则说定积分不存在。
如果在不知道定积分是否存在的情况下用定义法计算定积分是相当困难的,涉及到怎样才是任意分割任意取k ξ。
但是如果根据上述三类可积函数判断出被积函数可积,那么就可以根据积分和的极限唯一性可作[],a b 的特殊分法,选取特殊的k ξ,计算出定积分[4]。
第一步:分割.将区间[],a b 分成n 个小区间,一般情况下采取等分的形式。
b a h n-=,那么分割点的坐标为(),0a ,(),0a h +,()2,0a h +......()(1),0a n h +-,(),0b ,k ξ在[]1,k k x x -任意选取,但是我们在做题过程中会选取特殊的k ξ,即左端点,右端点或者中点。
经过分割将曲边梯形分成n 个小曲边梯形。
我们近似的看作是n 个小长方形。
第二步:求和.计算n 个小长方形的面积之和,也就是()1nk k f h ξ=∑。
第三步:取极限.()()0011lim lim n nk k h h k k I f h h f ξξ→→====∑∑,0h →即n →∞,也就是说分的越细,那么小曲边梯形就越接近小长方形,当n 趋于无穷之时,小曲边梯形也就是小长方形,那么小长方形的面积和即为曲边梯形的面积,也就是定积分的积分值。
例1、用定义法求定积分10xdx ⎰。
解:因为()f x x =在[]0,1连续所以()f x x =在[]0,1可积 令101h n n-== 将[]0,1等分成n 个小区间,分点的坐标依次为02...1h h nh <<<<=取k ξ是小区间[](1),k h kh -的右端点,即k kh ξ=于是 所以,1012xdx =⎰ 牛顿-莱布尼茨公式牛顿-莱布尼茨公式很好的把定积分与不定积分联系在一起。
利用此公式,可以根据不定积分的计算计算出定积分。
这个公式要求函数()f x 在区间[],a b 内必须连续。
求连续函数()f x 的定积分只需求出()f x 的一个原函数,再按照公式计算即可。
定理:若函数()f x 在区间[],a b 连续,且()F x 是()f x 的原函数,则()()()ba f x dx Fb F a =-⎰。
证明:因为()F x 是()f x 的原函数,即[],x a b ∀∈有'()()F x f x = 积分上限函数()xa f t dt ⎰也是()f x 的原函数所以()'()()xaf t dt f x =⎰ 所以()()x af t dt F x C -=⎰ 令x a =有()()aa f t dt F a C -=⎰即()C F a =-再令x b =有()()()ba f x dx Fb F a =-⎰我们知道,不定积分与定积分是互不相关的,独立的。
但是在连续的条件下,微积分基本定理把这两个互不相关的概念联系起来,这不仅给定积分的计算带来极大的方便,在理论上把微分学与积分学沟通起来,这是数学分析的卓越成果,有着重大的意义。
例1、用牛顿莱布尼茨公式计算定积分10xdx ⎰。
解: 原式=1201122x = 同样的一道题目,用牛顿-莱布尼茨公式明显比定义法简单,容易计算。
定积分的分部积分法公式:函数()u x ,()v x 在[],a b 有连续导数则()()()()()()bbb a a a u x dv x u x v x v x du x =-⎰⎰ 证明:因为()u x ,()v x 在[],a b 有连续导函数所以[]'''()()()()()()u x v x u x v x v x u x =+ 所以[]'''()()()()()()()()()()b b b b a a a a u x v x u x v x u x v x v x u x dx u x v x ⎡⎤==+=⎣⎦⎰⎰ 即''()()()()()()b b b a a a u x v x dx u x v x v x u x dx =-⎰⎰ 或()()()()()()b b b a a a u x dv x u x v x v x du x =-⎰⎰ 例1、求定积分21ln xdx ⎰。
解:22221111ln ln ln 2ln 202ln 21xdx x x xd x x =-=--=-⎰⎰定积分的换元积分法应用牛顿-莱布尼茨公式求定积分,首先求被积函数的原函数,其次再按公式计算。
一般情况下,把这两步截然分开是比较麻烦的,通常在应用换元积分法求原函数的过程中也相应交换积分的上下限,这样可以简化计算。
公式:若函数()f x 在区间[],a b 连续,且函数()x t ϕ=在[],αβ有连续导数,当t αβ≤≤时,有()a t b ϕ≤≤则:证明:()()()()bba a f x dx F x Fb F a ==-⎰即[]'()()()ba f x dx f t t dt βαϕϕ=⎰⎰ 这个公式有两种用法:(1)、若计算()ba f x dx ⎰○1、选取合适的变换()x t ϕ=,由a,b 通过()b t ϕ=,()a t ϕ=分别解出积分限β与α; ○2、把()x t ϕ=代入()b a f x dx ⎰得到[]'()()f t t dt βαϕϕ⎰; ○3、计算. 例1、计算定积分0a⎰。