.. . .. . .
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, 和 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 和 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. . . . . ..