定积分的概念和性质.ppt

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时间:2020-06-08

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1、定积分的概念和性质设函数yf(x)在区间[a,b]上非负、连续.由直线xa、xb、y0(即X轴)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.1.曲边梯形的面积一、定积分问题举例观察与思考:在曲边梯形内摆满小的矩形,当小矩形的宽度减少时,小矩形面积之和与曲边梯形面积之间的误差将如何变化?怎样求曲边梯形的面积?第一步:分割称为区间的一个分法第二步:近似对每个小曲边梯形均作上述的近似第三步:求和第四步:取极限2.变速直线运动的路程分析:(1)分割(2)取近似(3)求和共同特性分割,取近似,求和,

2、取极限(4)取极限1.定积分的定义(i1,2,,n),作和记Dxi=xi-xi1(i1,,n),个分点:ax0

3、积函数被积表达式积分变量积分和符号读作函数f(x)从a到b的定积分.关于定积分定义的几点说明:(1)所谓和式极限(即函数f(x)可积),是指无论对区间[a,b]怎样分法,也不论对点xi(i=1,2,···,n)怎样取法,极限都存在且有相同的极限值.(2)可以证明,闭区间上连续函数或只有有限个第一类间断点的函数是可积的.(3)因为定积分是和式极限,它是由函数f(x)与区间[a,b]所确定的,因此,它与积分变量的记号无关,即(4)该定义是在积分下限a小于积分上限b的情况下给出的,此时,只要把插入分点的顺序反过来写a=x0

4、>x1>x2>···>xi-1>xi>···>xn-1>xn=b由于xi-1>xi,xi=xi-xi-1<0,于是有特殊地,当a=b时,如果a>b,同样可给出定积分即可,根据定积分的定义,上面两个例子都可以表示为定积分:(1)曲边梯形面积A是曲边函数f(x)在区间[a,b]上的定积分,即(2)变速直线运动的路程s是速度函数v(x)在时间间隔[T1,T2]上的定积分,即解把区间[0,1]分成n等份,分点为和小区间长度为例1(1)当f(x)0时,f(x)在[a,b]上的定积分表示由曲线曲边梯形的面积.(2)当f(x)

5、0时,f(x)在[a,b]上的定积分表示曲边梯形面积的负值.三、定积分的几何意义A=A1+A2+A3例2、用定积分表示下列图中阴影部分的面积例3、用定积分表示由所围平面图形的面积。1o解:平面图形如右图所示例4用定积分表示由所围平面图形的面积。1o解:平面图形如右图所示A2A1由图可知因为所以解函数y1x在区间[0,1]上的定积分是以y=1-x为曲边,以区间[0,1]为底的曲边梯形的面积.例5四、定积分的性质下面各性质中的函数都假设是可积的.性质1(1)两个函数和的定积分等于它们定积分的和,即证根据定积分的定义

6、,有性质1(1)可推广到有限多个函数代数和的情况,即证明性质1(2)被积函数的常数因子可以提到积分号外面,即性质2如果在区间[a,b]上f(x)1,那么性质3(积分对区间的可加性)如果积分区间[a,b]被分点c分成区间[a,c]和[c,b],则性质3表明定积分对积分区间具有可加性,这个性质可以用于求分段函数的定积分.当c在区间[a,b]之外时,上面表达式也成立.利用定积分的几何意义,可分别求出解解解性质5如果在区间[a,b]上有f(x)≤g(x),那么≤证由性质1与定积分的定义,知由题设得知f(xi)≤g(xi),

7、即f(xi)-g(xi)≤0,且xi>0(i=1,2,···,n),所以上式右端的极限值非正,从而有移项,得推论由性质5可得例比较下列各对积分值的大小:解(1)根据幂函数的性质,在[0,1]上,有由性质4,得(2)令f(x)=x-ln(1+x),f(x)所以,f(x)≥f(0)=[x-ln(1+x)]

8、x=0=0,从而有x≥ln(1+x),由性质4,得函数f(x)在区间[0,1]上单调增加,知由在区间[0,1]上性质5(估值定理)如果存在两个数M,m,使函数f(x)在闭区间[a,b]有m≤f(x)≤M,那么介于与

9、区间[a,b]长度为底,该性质的几何解释是:曲线y=f(x)在[a,b]上的曲边梯形面积分别以m和M为高的两个矩形面积之间.m(b-a)≤M(b-a).≤y=f(x)yxabmMOBA解解:令f(x)=0,得驻点x=0.比较驻点x=0,区间端点x=1的函数值,f(0)=e0=1,根据估值定理得例、估计定积分的值。最大值M=1,≤≤m(b-a

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