高等数学笔记第五天

   定积分:

           定义:是函数f(x)在区间[a,b]上的积分和的极限;(定积分,与 不定积分 仅仅在数学上有一个计算关系(牛顿-莱布尼茨公式),其它一点关系都没有!)。

                    (a,b)上的定积分:  , ,其中,a称为积分下限,b称为 积分上限;ξi 称为尼曼积;

             它有这样的一些属性:

                    1.任意划分区间;  2. 任意取点;   3.求和; 4.取极限;

                    其中的划分的区间长度:定义为: λ,  则 有: λ=1/n;  

                     注意: λ-> 0  ===>  n->∞,  n->∞  ===/=>  λ-> 0;  因为n代表份数,当分的份数无穷多的时候,并不能保证分到区间无穷小。

          物理意义

               1.曲边梯形的面积;   2. 变速直线运动的路程;

           几何意义

                 若 f(x) >0, 则为曲边梯形的面积;

                 若f(x) <0,    则为曲边梯形面积的负数;

                 若f(x) 有正有负,则为: A1-A2+A3

          可积性

                  1.在闭区间上连续的函数是可积的;

                  2.在闭区间上有界,且只有 有限个 间断点的函数 是 可积的;

          不可积性

                   1.迪利克雷函数:  d(x)    = 1, x是有理数;  =0,x 是无理数;

                前n个数的平方和公式: 

定积分与不定积分的唯一联系:

        eg: 

       自我理解(仅供自己理解用,有可能是错误的):就幂函数而言, 一个函数具有无数个相差为常数的 不定积分函数,这些函数一定会有一些与x轴相交。任选一个不定积分函数,任取一点 x0,它的函数值 的绝对值 代表了长度信息;长度的起始点必定为零点。   因此,不定积分的函数值 = 该方向上(正负代表方向) 最近的零点  到该点的 原函数的 定积分值。  也即: 该方向上(正负代表方向) 最近的零点  到该点的 原函数与 x的面积。

         即: 若: F'(x) = f(x),且 当F(x) =0时,x= x1,x2,x3....  则  F(a) =   ,其中,φ为同方向上的前一个零点;

          另外注意,不定积分函数中,常数项均可以视为0,则幂函数而言,若有定义,总存在F(0) =0;  对于其它基本初等函数,若不存在零点的,就以-无穷或正无穷代替。

定积分性质:

       规定:   

       1.若f(x) ,g(x) 在[a,b]可积,则  

       2.若 f(x) 在 [a,b] 可积,则:

       3.若 a<c<b, 则: 

       4.   以及:

       5.若[a,b]上恒有: f(x) >= 0, 则 

               推论1: 若[a,b]上,f(x) <= g(x) ,则  

               推论2:   |   | <= 

       6.若f(x) ∈ [m,M] ,则 有 m(b-a) <= <= M(b-a)

       7.若f(x) 在 [a,b]上连续,则 [a,b] 上 至少存在一点: ξ, 使得:  = f( ξ)(b-a), 对 ξ在(a,b)也同样成立;  积分中值定理。   f( ξ) =,称为函数f(x) 的平均值;

   微积分的基本公式:

          1.函数的变上限函数(积分上限函数)及其导数:

                   1.定理一: 若f(x) 在[a,b] 连续,,则  Φ'(x) = f(x);  t代表与x无关的表达式;

                   2.定理二: 若f(x) 在 [a,b]上连续,则 : 

          2.牛顿-莱布尼茨公式

                若F(x) 是连续函数 f(x) 在 [a,b]上的一个原函数,则 

                作用: 利用不定积分求定积分;

                推论: 

                       1.变下限函数: 

                          推论: 

                                     

                                      

定积分换元法:

        假定 f(x) 在[a,b]上连续,x = φ(t),满足: 1.φ(α) = a,φ(β) =b   2.φ(t) 在[α,β]上连续可导,且值域为:R =[a,b]

            则有:  

            注意: 

                  1.换元 同时 换限

                  2.只需将新变量t的上下限带入即可,而不用像不定积分那样反解出x;

                  3.不要求 x= φ(t)是单调的,因为不用回代。

       对称区间定理:

                 奇函数在对称区间的定积分为零;

                 偶函数: 

                 eg:  

       常见函数的换元技巧:

              1.三角函数:

                         

                    

             2.周期函数:

                       ,即周期函数 的 定积分值,只与区间长度有关,与起始点无关;

                    

定积分的分步积分公式:

           或者

无穷积分:

        

        它的步骤: 1.计算定积分;  2.求极限;

定积分在几何上的应用:

     见高等数学下册!

              

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