《高等数学基础》辅导8----定积分与无穷积分

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1、《高等数学基础》辅导8----定积分与无穷积分一、学习重难点解析（一）关于定积分1.定积分的概念定积分是一个数值,这个数值为,这里F(x)是被积函数f(x)的任意一个原函数.即=这个数值与积分区间[a,b]有关,与被积函数和积分变量上、下限有关,但与积分变量选取什么字母无关.因此有定积分不同于不定积分.不定积分是f(x)的全体原函数,即无穷多个函数,而定积分是一个确定的数值.2.定积分的计算由牛顿——莱布尼茨公式知,定积分在计算上是完全依赖于不定积分的.在定积分计算中也有换元积分法和分部积分法,它们与不定积分中的换元积分法和分部

2、积分法的区别在于：（1）在使用定积分的换元积分法时,换元一定要换限,积分变量必须与自己的积分上、下限相对应.换元换限后,对新的积分变量求得的原函数,可直接代入新变量的上、下限求值,而不必再还原到原来的变量在求值.（2）定积分的分部积分法所处理的函数类型与,的选择与不定积分完全相同只是在定积分中每一项都必须带积分上、下限.（二）关于无穷限积分无穷限积分的处理方法是将其转化为有限区间积分的极限,计算时先求有限区间积分（即定积分）得到一个新变量的函数在令,由的存在与否,确定是否收敛.若收敛则积分值等于极限值.二、典型例题例1判断下列等

3、式是否正确.（1）分析：根据定积分的定义进行判断.5解（1）由定积分定义,是一个确定的数值,因此,对函数先求定积分再求导数等于对一个数值求导数,所以结果应该为零.即等式错误,正确的结果应为.例2计算下列积分：（1）分析：注意到被积函数带有绝对值符号,而在积分时,绝对值符号是一定要打开的,且在积分区间上有利用定积分的区间可加性和N-L进行计算.解(1).说明：本例在求积分的方法直接积分法.这种方法适用与那些只用到基本积分公式和积分运算性质,或者对被积函数进行适当变形就可以运用积分公式求积分的题目.在解题中应该注意：1．熟悉基本积分

4、公式；2．在解题中经常要对被积函数进行适当的的变形（例如（1）中将绝对值打开）,变形的目的是使被积函数为积分基本公式中的函数或它们的线性组合.这些方法和技巧的掌握是基于平时的练习；3．如果连续试探几次,进行不同的变形后仍无法达到目的,则应考虑其它积分方法求解.例3计算下列积分：（1）（2）分析注意到这几个被积函数都是复合函数,对于复合函数的积分问题一般是利用凑微分法（第一换元积分法）,在计算中要明确被积函数中的中间变量,设法将对求积分转化为对求积分.对于定积分的凑微分的题目要注意：换元积分法的特点,即“换元变限”.（1）将被积函

5、数看成,其中,且,于是,这样对于变量可以利用积分公式求积分.5（2）将被积函数分解成即分成两个函数积分的和,第一个积分可以由N-L公式直接得到,第二个积分中被积函数视为,其中,解（1）[方法1]换元换限.令,则,且当时,,时,,于是有[方法2]只凑微分不换元,不换积分限.(2)因为=对于积分对于积分用凑微分法,[方法1]令,则,且当时,,时,,于是有[方法2]只凑微分不换元,不换积分限.说明：第一换元积分法是积分运算的重点,也是难点.一般地,第一换元积分法所处理的函数是复合函数,故此法的实质是复合函数求导数的逆运算.在运算中始终

6、要记住换元的目的是使换元后的积分容易求原函数.应用第一换元积分法时,首先要牢记积分基本公式,明了基本公式中的变量换成的函数时公式仍然成立.同时还要熟悉微分学中的微分基本公式,复合函数微分法则和常见的“凑微分”形式.具体解题时,“凑微分”要朝着容易求积分的方向进行.在定积分计算中,因为积分限是积分变量的变化范围,当积分变量发生改变,相应的积分限一定要随之变化,所以,在应用换元积分法解题时,如果积分变量不变（例如（3）（4）中的方法2）.5则积分限不变.而且在换元换限时,新积分变量的上限对应于旧积分变量的上限,新积分变量的下限对应于

7、旧积分变量的下限,当以新的变量求得原函数时可直接代入新变量的积分上、下限求积分值即可无须在还原到原来变量求值（例如（1）（2）中的方法2）.由于积分方法是灵活多样的,技巧性较强,一些“凑”的方法是要靠一定量的练习来积累的（例如（2））因此,我们只有通过练习摸索规律,提高解题能力.例4计算下列积分：（1）；（2）分析注意到这些积分都不能用换元积分法,所以要考虑分部积分,对于分部积分法适用的函数及的选择可以参照表3-1,具体步骤是：1．凑微分,从被积函数中选择恰当的部分作为,即,使积分变为；2．代公式,,计算出3．计算积分.在定积分

8、的分部积分公式是,它与不定积分的区别在于每一项都带有积分上、下限.注意公式中是一个常数,在计算中应随时确定下来,在计算（3）小题时应设法先去掉被积函数的绝对值符号,这时需要根据绝对值的性质适当的利用定积分对区间的可加性质.解(1)设,则,由定积分分部积分公式有（