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词条 定积分
释义

§ 概念

定积分定积分是一个和式的极限:把区间[a,b]分成n个小区间定积分,…,定积分,…,定积分,然后在每个小区间定积分上任取一点定积分,作和式定积分;令定积分,如果当定积分时,如果和式的极限定积分存在,则称这个极限值为函数定积分上的定积分。

即定积分,因此任何能写成上述和式极限的式子都能用定积分来表示。关键是确定被积函数 定积分 以及积分变量x。

§ 几何意义

定积分定积分的几何意义为:它是介于x轴,函数定积分的图形及两条直线x=a,x=b之间的各部分面积的代数和。若曲线定积分与直线x=a,x=b,y=0,所围成的曲边梯形的面积为A,则

(1)当定积分时,定积分;

(2)当定积分时,定积分;

(3)当定积分在[a,b]上有时取正值,有时取负值时,定积分定积分

§ 基本运算

1.用定积分定义计算定积分

步骤:(1)分割;(2)近似代替;(3)求和;(4)取极限

2.比较定积分大小

根据性质:如果在区间[a,b]上,恒有定积分,则定积分。

因此,关键是比较被积函数的大小。

3.估计定积分的值

根据性质:如果m和M分别是定积分在区间[a,b]上,上最小值和最大值,则定积分。因此,关键是找出被积函数在积分区间的最小值和最大值。

§ 基本性质

规定 (1) 当a=b时,定积分

(2) 当a>b时,定积分

性质1  函数的和(差)的定积分等于它们的定积分的和(差)。即

定积分

性质2   被积函数的常数因子可以提到积分符号外。即

定积分(k为常数)

性质3 定积分的区间可加性

若a定积分

性质4定积分

因f(x)≡1,所以定积分

性质5   若在区间[a,b]上,定积分则定积分。

性质6   设M及m分别是定积分在[a,b]上的最大值及最小值,则定积分

§ 牛顿—莱布尼茨公式

若函数定积分在[a,b]连续,且F(x)为定积分在区间[a,b]的原函数,则定积分

由微分中值定理:定积分,使得定积分定积分几何意义:

设定积分在[a,b]上连续。存在一点定积分,使曲边梯形的面积

定积分与矩形面积定积分相等。

由积分第一中值定理:若定积分在[a,b]上连续,则定积分在[a,b]可取到其在[a,b]的平均值。

§ 换元法与分部积分法

定积分的换元法

设函数f(x)在区间[a,b]上连续;函数g(t)在区间[m,n]上是单值的且有连续导数;当t在区间[m,n]上变化时,x=g(t)的值在[a,b]上变化,且g(m)=a,g(n)=b;则有定积分的换元公式:定积分

定积分的分部积分法

设u(x)、v(x)在区间[a,b]上具有连续导数u'(x)、v'(x),则有(uv)'=u'v+uv',分别求此等式两端在[a,b]上的定积分,并移向得:定积分

上式即为定积分的分部积分公式。

§ 广义积分

在一些实际问题中,常遇到积分区间为无穷区间,或者被积函数在积分区间上具有无穷间断点的积分,它们已不属于定积分了。为此对定积分加以推广,也就是———广义积分。

一:积分区间为无穷区间的广义积分

设函数f(x)在区间[a,+∞)上连续,取b>a.如果极限定积分存在,则此极限叫做函数f(x)在无穷区间[a,+∞)上的广义积分,记作:定积分即:定积分=定积分。

此时也就是说广义积分定积分收敛。如果上述即先不存在,则说广义积分定积分发散,此时虽然用同样的记号,但它已不表示数值了。

类似地,设函数f(x)在区间(-∞,b]上连续,取a<b.如果极限定积分存在,

则此极限叫做函数f(x)在无穷区间(-∞,b]上的广义积分,记作:定积分即:定积分=定积分。

此时也就是说广义积分定积分收敛。如果上述极限不存在,就说广义积分定积分发散。

如果广义积分定积分和定积分都收敛,则称上述两广义积分之和为函数f(x)在无穷区间(-∞,+∞)上的广义积分,记作:定积分即:定积分=定积分。

述广义积分统称积分区间为无穷的广义积分。

二:积分区间有无穷间断点的广义积分

设函数f(x)在(a,b]上连续,而定积分.取ε>0,如果极限定积分存在,则极限叫做函数f(x)在(a,b]上的广义积分,仍然记作:定积分即:定积分=定积分,这时也说广义积分定积分收敛。如果上述极限不存在,就说广义积分定积分发散。类似地,设f(x)在[a,b)上连续,而定积分。取ε>0,如果极限定积分存在,则定义定积分=定积分;否则就说广义积分定积分发散。

又,设f(x)在[a,b]上除点c(a<c<b)外连续,而定积分,如果两个广义积分定积分和定积分都收敛,则定义:定积分=定积分+定积分。否则就说广义积分定积分发散。

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更新时间:2024/12/19 3:52:56