定积分理论。
一、实际应用背景。
1、运动问题—设物体运动速度为,求上物体走过的路程。
1)取,其中;
2)任取,;
3)取,则。
2、曲边梯形的面积—设曲线,由及轴围成的区域称为曲边梯形,求其面积。
1)取,其中;
2)任取,;
3)取,则。
二、定积分理论。
一)定积分的定义—设为上的有界函数,1)取,其中;
2)任取,作;
3)取,若存在,称在上可积,极限称为在上的定积分,记,即。
注解】1)极限与区间的划分及的取法无关。
例题】当时,令,对,情形一:取所有,则;
情形二:取所有,则,所以极限不存在,于是在上不可积。
2),反之不对。
分法:等分,即,;
取法:取或,则。
则。例题1】求极限。
解答】。例题2】求极限。
解答】。三、定积分的普通性质。
5、设,则。
证明】,因为,所以,又因为,所以,于是,由极限保号性得。即。
2)设,则。
6(积分中值定理)设,则存在,使得。
四、定积分基本理论。
定理1 设,令,则为的一个原函数,即。
注解】1)连续函数一定存在原函数。
例题1】设连续,且,求。
解答】,。例题2】设为连续函数,且,求。
解答】定理2 (牛顿—莱布尼兹公式)设,且为的一个原函数,则。
证明】由得,从而,于是,注意到,所以,即。
五、定积分的积分法。
一)换元积分法—设,令,其中可导,且,其中,则。
二)分部积分法—。
六、定积分的特殊性质。
1、对称区间上函数的定积分性质。
设,则。1)则。
2)若,则。
3)若,则。
例题1】设,其中为偶函数,证明:
解答】2)计算。
解答】,因为,所以,取得,于是。
2、周期函数定积分性质。
设以为周期,则。
1),其中为任意常数(周期函数的平移性质)。如。
3、特殊区间上三角函数定积分性质。
1)设,则,特别地,且。
例题1】计算。
解答】例题2】计算。解答】
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