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高等数学教材(较完整)

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.. . .. . .

性质(3):如果在区间[a,b]上,f(x)≤g(x),则

(a

≤M(b-a)

性质(4):设M及m分别是函数f(x)在区间[a,b]上的最大值及最小值,则 m(b-a)≤

性质(5):如果f(x)在区间[a,b]上连续,则在积分区间[a,b]上至少存在一点ξ,使下式成立:

=f(ξ)(b-a)

注:此性质就是定积分中值定理。

微积分积分公式

积分上限的函数及其导数

设函数f(x)在区间[a,b]上连续,并且设x为[a,b]上的一点.现在我们来考察f(x)在部分区间[a,x]上的定积分

,我们知道f(x)在[a,x]上仍旧连续,因此此定积分存在。

如果上限x在区间[a,b]上任意变动,则对于每一个取定的x值,定积分有一个对应值,所以它在[a,b]上定义了一个函数,记作φ(x):

注意:为了明确起见,我们改换了积分变量(定积分与积分变量的记法无关) 定理(1):如果函数f(x)在区间[a,b]上连续,则积分上限的函数

在[a,b]上具有导数,

并且它的导数是

(2):如果函数f(x)在区间[a,b]上连续,则函数

(a≤x≤b)

就是f(x)在[a,b]上的一个原函数。

注意:定理(2)即肯定了连续函数的原函数是存在的,又初步揭示了积分学中的定积分与原函数之间的联系。

牛顿--莱布尼兹公式

定理(3):如果函数F(x)是连续函数f(x)在区间[a,b]上的一个原函数,则

注意:此公式被称为牛顿-莱布尼兹公式,它进一步揭示了定积分与原函数(不定积分)之间的联系。

它表明:一个连续函数在区间[a,b]上的定积分等于它的任一个原函数再去见[a,b]上的增量。因此它就

给定积分提供了一个有效而简便的计算方法。

S. . . . . ..

.. . .. . .

例题:求

解答:我们由牛顿-莱布尼兹公式得:

注意:通常也把牛顿--莱布尼兹公式称作微积分基本公式。

定积分的换元法与分部积分法

定积分的换元法

我们知道求定积分可以转化为求原函数的增量,在前面我们又知道用换元法可以求出一些函数的原函数。因此,在一定条件下,可以用换元法来计算定积分。

定理: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:

例题:计算

解答:设x=asint,则dx=acostdt,且当x=0时,t=0;当x=a时,t=π/2.于是:

注意:在使用定积分的换元法时,当积分变量变换时,积分的上下限也要作相应的变换。 定积分的分部积分法

计算不定积分有分部积分法,相应地,计算定积分也有分部积分法。

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:

上式即为定积分的分部积分公式。

例题:计算 解答:设

,且当x=0时,t=0;当x=1时,t=1.由前面的换元公式得:

S. . . . . ..

.. . .. . .

再用分部积分公式计算上式的右端的积分。设u=t,dv=etdt,则du=dt,v=et.于是:

故:

广义积分

在一些实际问题中,我们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,它们已不属于前面我们所学习的定积分了。为此我们对定积分加以推广,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

则此极限叫做函数f(x)在无穷区间[a,+∞)上的广义积分,

存在,

记作:,

即: 此时也就是说广义积分同样的记号,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

=.

发散,此时虽然用

收敛。如果上述即先不存在,则说广义积分

则此极限叫做函数f(x)在无穷区间(-∞,b]上的广义积分,

存在,

记作:,

即: 此时也就是说广义积分

=. 发散。

收敛。如果上述极限不存在,就说广义积分

S. . . . . ..

.. . .. . .

如果广义积分广义积分,

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

记作: 即: 上述广义积分统称积分区间为无穷的广义积分。

, =

例题:计算广义积分 解答:

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.取ε>0,如果极限

(a,b]上的广义积分,

存在,则极限叫做函数f(x)在

仍然记作:.

即: 这时也说广义积分

=

发散。

收敛.如果上述极限不存在,就说广义积分

.取ε>0,如果极限

类似地,设f(x)在[a,b)上连续,而

则定义 否则就说广义积分

发散。

=

存在,

S. . . . . ..

.. . .. . .

又,设f(x)在[a,b]上除点c(a

.如果两个广义积分

都收

则定义: 否则就说广义积分

发散。

=+.

例题:计算广义积分(a>0)

解答:因为,所以x=a为被积函数的无穷间断点,于是我们有上面所学得公式可得:

六、空间解析几何

空间直角坐标系

空间点的直角坐标系

为了沟通空间图形与数的研究,我们需要建立空间的点与有序数组之间的联系,为此我们通过引进空间直角坐标系来实现。

过定点O,作三条互相垂直的数轴,它们都以O为原点且一般具有相同的长度单位.这三条轴分别叫做x轴(横轴)、y轴(纵轴)、z轴(竖轴);统称坐标轴.通常把x轴和y轴配置在水平面上,而z轴则是铅垂线;它们的正方向要符合右手规则,即以右手握住z轴,当右手的四指从正向x轴以π/2角度转向正向y轴时,大拇指的指向就是z轴的正向,这样的三条坐标轴就组成了一个空间直角坐标系,点O叫做坐标原点。(如下图所示)

三条坐标轴中的任意两条可以确定一个平面,这样定出的三个平面统称坐标面。

S. . . . . ..

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