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

?Skip Record If...?个窄矩形面积之和作为所求曲边梯形面积?Skip Record If...?的近似值，即

?Skip Record If...?=?Skip Record If...?．

设?Skip Record If...?时，可得曲边梯形的面积

?Skip Record If...?．

2．变速直线运动的路程

设某物体作直线运动，已知速度?Skip Record If...?是时间间隔[?Skip Record If...?]上?Skip Record If...?的连续函数，且?Skip Record If...?，计算在这段时间内物体所经过的路程?Skip Record If...?

在[?Skip Record If...?]内任意插入若干个分点

?Skip Record If...?，

把[?Skip Record If...?]分成?Skip Record If...?个小段

[?Skip Record If...?]，[?Skip Record If...?]，…， [?Skip Record

If...?]，

各小段时间长依次为：

?Skip Record If...?

相应各段的路程为：

?Skip Record If...?，

在[?Skip Record If...?]上任取一个时刻?Skip Record If...?，以?Skip Record If...?时的速度?Skip Record If...?来代替[?Skip Record If...?]上各个时刻的速度，则得：

?Skip Record If...? ?Skip Record If...?，

进一步得到：

?Skip Record If...?=?Skip Record If...?

设?Skip Record If...?时，得：

?Skip Record If...?.

3．定积分的定义

由上述两例可见，虽然所计算的量不同，但它们都决定于一个函数及其自变量的变化区间，其次它们的计算方法与步骤都相同，即归纳为一种和式极限，即

面积?Skip Record If...?，

路程?Skip Record If...?.

将这种方法加以精确叙述得到定积分的定义

定义设函数?Skip Record If...?上有界，在?Skip Record If...?中任意插入若干个分点

?Skip Record If...?，

把区间?Skip Record If...?分成?Skip Record If...?个小区间

?Skip Record If...?

各个小区间的长度依次为?Skip Record If...?

?Skip Record If...?.

在每个小区间[?Skip Record If...?]上任取一点?Skip Record If...?),作函数值?Skip Record If...?与小区间长度?Skip Record If...?的乘积?Skip Record If...?并作出和

?Skip Record If...?.

记?Skip Record If...?,如果不论对?Skip Record If...?怎样分法,也不论在小区间[?Skip Record If...?]上点?Skip Record If...?怎样取法,只要当?Skip Record If...?时,

和?Skip Record If...?总趋于确定的极限?Skip Record If...?,这时我们称这个极限?Skip Record If...?为函数?Skip Record If...?在区间?Skip Record If...?上的定积分(简称积分)，记作?Skip Record If...??Skip Record If...?．即

?Skip Record If...?=?Skip Record If...?=?Skip Record If...?,

其中?Skip Record If...?叫做被积函数，?Skip Record If...?叫做被积表达式，

?Skip Record If...?叫做积分变量，?Skip Record If...?叫做积分下限，?Skip Record If...?叫做积分上限，?Skip Record If...?叫做积分区间.

注意积分与积分变量无关，即：

?Skip Record If...?.

函数可积的两个充分条件：

定理1设?Skip Record If...?上连续，则?Skip Record If...?在?Skip Record If...?上可积．

定理2设?Skip Record If...?上有界，且只有有限个间断点，则?Skip Record If...?上可积．

例利用定积分定义计算?Skip Record If...??Skip Record If...?.

解 ?Skip Record If...?的连续函数，故可积，因此为方便计算，我们可以对?Skip Record If...??Skip Record If...?等分，分点?Skip Record If...?取相应小区间的右端点，故

?Skip Record If...?=?Skip Record If...?

=?Skip Record If...?=?Skip Record If...?,

?Skip Record If...?（即?Skip Record If...?），由定积分的定义得：

?Skip Record If...?=?Skip Record If...?.

二、定积分的性质：

为方便定积分计算及应用，作如下补充规定：

(1) 当?Skip Record If...?时，?Skip Record If...?,

(2) 当?Skip Record If...?时，?Skip Record If...??Skip Record If...?.

性质1函数和（差）的定积分等于它们的定积分的和（差），即

?Skip Record If...??Skip Record If...??Skip Record If...?.

证明 ?Skip Record If...??Skip Record If...?

=?Skip Record If...??Skip Record If...?

=?Skip Record If...??Skip Record If...?.

性质2被积函数的常数因子可以提到积分号外面，即

?Skip Record If...??Skip Record If...??Skip Record If...? (?Skip Record If...?是常

数).

性质3如果将积分区间分成两部分，则在整个区间上的定积分等于这两个区间上定积分之和，即设?Skip Record If...?,则

?Skip Record If...??Skip Record If...??Skip Record If...?注意我们规定无论?Skip Record If...?的相对位置如何，总有上述等式成立.

性质4如果在区间?Skip Record If...?上，?Skip Record If...??Skip Record If...??Skip Record If...?.

性质5 如果在区间?Skip Record If...?上，?Skip Record If...?

?Skip Record If...? ?Skip Record If...?

证明：因?Skip Record If...?故?Skip Record If...?，又因

?Skip Record If...?，故?Skip Record If...?，设?Skip Record If...?时，便得欲证的不等式.

推论1 如果在?Skip Record If...?上，?Skip Record If...?

?Skip Record If...??Skip Record If...? ?Skip Record If...?.

推论2 ?Skip Record If...??Skip Record If...?.

性质6 设?Skip Record If...?与?Skip Record If...?分别是函数?Skip Record If...?上的最大值及最小值，则

?Skip Record If...??Skip Record If...??Skip Record If...? ?Skip Record If...?性质7（定积分中值定理）如果函数?Skip Record If...?在闭区间?Skip Record If...?上连续，则在积分区间?Skip Record If...?上至少存在一点?Skip Record If...?，使下式成立：

?Skip Record If...?（?Skip Record If...?）.

证明：利用性质6，?Skip Record If...?；再由闭区间上连续函数的介值定理，知在?Skip Record If...?上至少存在一点?Skip Record If...?，使?Skip Record If...?，故得此性质.

显然无论?Skip Record If...?，还是?Skip Record If...?，上述等式恒成立.

做本节后面练习，熟悉上面各性质.

积分中值定理的几何释意如下：在区间?Skip Record If...?上至少存在一个?Skip Record If...?，使得以区间?Skip Record If...?为底边, 以曲线?Skip Record If...?为曲边的曲边梯形的面积等于同一底边而高为?Skip Record If...?的一个矩形的面积，见下图．（在下面做p286图5--4）

小结：简捷综述上面各性质．

第二节微积分基本公式

教学目的：掌握微积分基本公式及其应用．

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.

高等数学(上册)教案22定积分的概念与性质

高等数学(上册)教案22定积分的概念与性质 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

第5章定积分及其应用定积分的概念与性质【教学目的】： 1. 理解曲边梯形的面积求法的思维方法； 2. 理解定积分的概念及其性质； 3. 掌握定积分的几何意义；【教学重点】： 1. 定积分的概念及其性质；【教学难点】： 1. 曲边梯形面积求法的思维方法；【教学时数】：2学时【教学过程】：案例研究引例5.1.1 曲边梯形的面积问题所谓曲边梯形是指由连续曲线)(x f y =(设0)(≥x f )，直线a x =，b x =和 0=y (即x 轴)所围成的此类型的平面图形（如图5-1所示）．下面来求该曲边梯形的面积．分析由于“矩形面积=底?高”，而曲边梯形在底边上各点处的高()f x 在区间 [,]a b 上是变动的，故它的面积不能按矩形面积公式计算. 另一方面，由于曲线()y f x =在[,]a b 上是连续变化的，所以当点x 在区间 [,]a b 上某处变化很小时，相应的()f x 也就变化不大.于是，考虑用一组平行于 y 轴的直线把曲边梯形分割成若干个小曲边梯形，当分割得较细，每个小曲边图5-1 图5-2

梯形很窄时，其高()f x 的变化就很小.这样，可以在每个小曲边梯形上作一个与它同底、以底上某点函数值为高的小矩形，用小矩形的面积近似代替小曲边梯形的面积，进而用所有小曲边梯形的面积之和近似代替整个曲边梯形的面积（如图5-2所示）.显然，分割越细，近似程度越高，当无限细分时，所有小矩形面积之和的极限就是曲边梯形面积的精确值. 根据以上分析，可按以下四步计算曲边梯形的面积A . （1）分割在闭区间],[b a 上任意插入1n -个分点， 01211......i i n n a x x x x x x x b --=<<<<<<<<=，将闭区间[,]a b 分成n 个小区间 ],[,],,[,],[],,[112110n n i i x x x x x x x x -- ，它们的长度依次为 11022111,,...,,...,i i i n n n x x x x x x x x x x x x --?=-?=-?=-?=-，过每一个分点作平行于y 轴的直线，把曲边梯形分成n 个小曲边梯形；（2）取近似在每个小区间1[,]i i x x -(1,2,...,)i n =上任取一点 1()i i i i x x ξξ-≤≤，以小区间1i i i x x x -?=-为底，()i f ξ为高作小矩形，用小矩形的面积()i i f x ξ?近似代替相应的小曲边梯形的面积A ?，即 ()(1,2,...,)i i A f x i n ξ?=?=，（3）求和把这样得到的n 个小矩形的面积加起来，得和式∑=?n i i i x f 1)(ξ，将其作为曲边梯形面积的近似值，即 11()n n i i i i i A A f x ξ===?≈?∑∑；（4）取极限当分点个数n 无限增加，且小区间长度的最大值λ （max{}i x λ=?）趋于零时，上述和式的极限值就是曲边梯形面积的精确值，即 01lim ()n i i i A f x λξ→==?∑. 5.1.1 定积分的定义定义1 设函数()y f x =在闭区间[,]a b 上有界，在闭区间[,]a b 中任意插入1n -个分点 01211......i i n n a x x x x x x x b --=<<<<<<<<=，将区间[,]a b 分成n 个小区间 011211[,],[,],...,[,],...,[,]i i n n x x x x x x x x --，各小区间的长度依次为 11022111,,...,,...,i i i n n n x x x x x x x x x x x x --?=-?=-?=-?=-，在每个小区间上任取一点)(1i i i i x x ≤≤-ξξ，作函数值)(i f ξ与小区间长度i x ?的乘积),,2,1()(n i x f i i =?ξ，并作和∑=?n i i i x f 1)(ξ，记 }max {i x ?=λ， ),,2,1(n i =，当n 无限增大且0→λ时，若上述和式的极限存在，则称函数()y f x =在区

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