在小区间[x,x]上,取号=x应有 dx=-226)=恤22 从而,对任一确定的自然数n,有dx=2化) 记)=上式可写为dx2空 (3) 若取后=:则有近似公式dx气2空 (4) n 这种求定积分的近似值的方法称为矩形法.公式(3,、(4)称为矩形法公式。 三、定积分的性质 1.补充规定: (1)当ab时,fx)dx=0 (2)当ab时,∫f(x)dx=-∫f(x)dx(说明) 2.定积分的性质 性质1函数和(差)的定积分等于它们的定积分的和(差),即 [f(x)±gxdx=∫f(x)dx±∫g(xdx 证明:广/士g(x=m/5)±g5,A =典fGA出±典2gG4 =dx±gex)dx 性质2被积函数的常数因子可以提到积分号外面,即 ∫广(x)dx=k∫fx)dx(k是常数) 性质3如果将积分区间分成两部分,则在整个区间上的定积分等于这两个区间上定 积分之和,即设a<c<b,则 fx)dx=∫fx)dx+∫fx)dx
在小区间 1 [ , ] i i x x − 上,取 i = i 1 x − ,应有 ( )d b a f x x = 1 1 1 lim ( ) lim ( ) n n i i n n i i b a b a f f x n n − → → = = − − = , 从而,对任一确定的自然数 n ,有 ( )d b a f x x 1 1 ( ) n i i b a f x n − = − , 记 ( )i i f x y = ,上式可写为 ( )d b a f x x 1 0 ( ) n i i b a y n − = − , (3) 若取 i = i x ,则有近似公式 ( )d b a f x x 1 ( ) n i i b a y n = − . (4) 这种求定积分的近似值的方法称为矩形法.公式(3)、(4)称为矩形法公式. 三、定积分的性质 1.补充规定: (1)当 a=b 时, ( )d 0 b a f x x = (2)当 a>b 时, ( )d b a f x x = − ( )d b a f x x (说明) 2.定积分的性质 性质 1 函数和(差)的定积分等于它们的定积分的和(差),即 [ ( ) ( )]d b a f x g x x = ( )d b a f x x ( )d b a g x x 证明: [ ( ) ( )]d b a f x g x x = i n i i i f g x = → 1 0 lim [ ( ) ( )] = = → i n i i f x 1 0 lim ( ) i n i i g x = → 1 0 lim ( ) = ( )d b a f x x ( )d b a g x x 性质 2 被积函数的常数因子可以提到积分号外面,即 ( )d b a kf x x = k ( )d b a f x x ( k 是常数) 性质 3 如果将积分区间分成两部分,则在整个区间上的定积分等于这两个区间上定 积分之和,即设 a<c<b,则 ( )d b a f x x = ( )d c a f x x + ( )d b c f x x
注意:我们规定无论a,b,c的相对位置如何,总有上述等式成立. 性质4如果在区间[a,上,fx)=l,则心fx)dx=dx=b-a 性质5如果在区间[a,b]上,f(x)≥0,则 f(x)dx20 (a<b) 证明:因f(x)≥0,故f(5)20i=1,2,3,.,川,又因 △x≥00=1,2.,m,故∑f5△x,≥0, 设入=max{△x,△x2,△xn,→o时,便得欲证的不等式 推论1如果在[a,b]上,fx)≤g(x,则 fx)dx≤∫gx)dx(a<b) 推论2fx)dxs/xldx 性质6设M与m分别是函数f(x)在a,b]上的最大值及最小值,则 m(b-a)s[f(x)dxs M(b-a)(a<b) 性质7(定积分中值定理)如果函数f(x)在闭区间a,b]上连续,则在积分区间 [a,b]上至少存在一点5,使下式成立: [f(x)dx=f(EX(b-a)(asssb) 正男:利用性质么m≤。厂)d≤M:有由网区间上连续函数的介值定里, 知在a,创上至少存在一点5,使f份)=a-6fdx, 故得此性质.显然无论a>b,还是a<b, y↑ y=f八x) 上述等式恒成立。 f5) 积分中值定理的几何释意如下:在区间 [a,b]上至少存在一个5,使得以区间[a,b] 为底边,以曲线y=f(x)为曲边的曲边梯形 a b
注意:我们规定无论 abc , , 的相对位置如何,总有上述等式成立. 性质 4 如果在区间 [ , ] a b 上, f (x) 1,则 ( )d b a f x x = d b a x b a = − 性质 5 如果在区间 [ , ] a b 上, f (x) 0,则 ( )d 0 b a f x x (a b) 证明:因 f (x) 0, 故 f ( ) 0(i 1,2,3, ,n) i = ,又因 x 0(i 1,2, ,n) i = ,故 ( ) 0 1 = i n i i f x , 设 = max{x1 ,x2 , ,xn }, → o 时,便得欲证的不等式. 推论 1 如果在 [ , ] a b 上, f (x) g(x),则 ( )d b a f x x ( )d b a g x x (a b) 推论 2 ( )d b a f x x ( ) d b a f x x 性质 6 设 M 与 m 分别是函数 f (x)在[a,b] 上的最大值及最小值,则 m(b − a) ( )d b a f x x M (b − a) (a b) 性质 7 (定积分中值定理) 如果函数 f (x) 在闭区间 [ , ] a b 上连续,则在积分区间 [ , ] a b 上至少存在一点 ,使下式成立: ( )d ( )( ) b a f x x f b a = − ( a b ) 证明:利用性质 6, 1 ( )d b a m f x x M b a − ;再由闭区间上连续函数的介值定理, 知在 [ , ] a b 上至少存在一点 ,使 1 ( ) ( )d b a f f x x a b = − , 故得此性质.显然无论 a b ,还是 a b , 上述等式恒成立. 积分中值定理的几何释意如下:在区间 [a,b]上至少存在一个 ,使得以区间[a, b] 为底边, 以曲线 y = f (x) 为曲边的曲边梯形 y x o a b f ( ) y = f (x)
的面积等于同一底边而高为∫()的一个矩形的面积,见图. 技积分中值公式所得:化行产6厂达格为属数在区间上价平均值,如图所示 四、小结与思考: 1.重述定积分的定义,注意其中的两个“任意” 2.对连续变量的累积,一般采用分割,近似求和,取极限的方法进而归结到求定积分: 3.结合课后习题说明定积分性质的应用: 4.思考用怎样的思路可以求解曲顶柱体的体积 五、作业:作业卡 第二节微积分基本公式 教学目的:1.掌握变上限函数的意义和微积分基本公式: 2。能利用变上限函数的导数以及基本公式解决定积分的相关问题。 教学重点:微积分基本公式的应用 教学难点:变上限函数及微积分公式的应用. 教学过程: 一、变速直线运动中位置函数与速度函数之间的联系 1.问题分析:设一物体在一直线上运动,在这直线上取定原点,正方向,单位长度 使其成为一数轴,时刻t时物体所有的位置s(),速度)(不防设()≥0) 物体在时间间隔[口,T]内经过的路程可以用速度函数()在[T,T]上的定积分来表 达,即∫)dx. 另一方面,这段路程可以通过位置函数5()在区间[口,I]的增量来表示,即 S(T)-S(T) 故)d=ST)-ST) (1) 注意到S()=(),即s)是)的原函数.速度函数()在区间口,T]上的定积分 等于它的原函数路程函数s()在区间[T,T]上的增量S(T)-S(T)
的面积等于同一底边而高为 f ( ) 的一个矩形的面积, 见图. 按积分中值公式所得: 1 ( ) ( ) b a f f x dx a b = − 称为函数在区间上的平均值.如图所示. 四、小结与思考: 1.重述定积分的定义,注意其中的两个“任意”; 2.对连续变量的累积,一般采用分割,近似求和,取极限的方法进而归结到求定积分; 3.结合课后习题说明定积分性质的应用; 4.思考用怎样的思路可以求解曲顶柱体的体积. 五、作业:作业卡 第二节 微积分基本公式 教学目的:1.掌握变上限函数的意义和微积分基本公式; 2.能利用变上限函数的导数以及基本公式解决定积分的相关问题. 教学重点:微积分基本公式的应用. 教学难点:变上限函数及微积分公式的应用. 教学过程: 一、变速直线运动中位置函数与速度函数之间的联系 1.问题分析:设一物体在一直线上运动,在这直线上取定原点,正方向,单位长度, 使其成为一数轴,时刻 t 时物体所有的位置 s(t) ,速度 v(t)(不防设v(t) 0). 物体在时间间隔 [ , ] T1 T2 内经过的路程可以用速度函数 v(t) 在 [ , ] T1 T2 上的定积分来表 达,即 2 1 ( )d T T v t x . 另一方面,这段路程可以通过位置函数 s(t) 在区间 [ , ] T1 T2 的增量来表示,即 ( ) ( ) S T2 − S T1 故 2 1 ( ) T T v t dx = ( ) ( ) S T2 − S T1 (1) 注意到 S`(t) = v(t) ,即 s(t) 是 v(t) 的原函数.速度函数 v(t) 在区间 [ , ] T1 T2 上的定积分 等于它的原函数路程函数 s(t) 在区间 [ , ] T1 T2 上的增量 ( ) ( ) S T2 − S T1 .
2.结论推广假设:函数f(x)在区间[a,b]上连续,是否f(x)在区间[a,b]上的定积分 就等于的原函数(设为F(x)在区间[a,b)]上的增量:F(b)-F(a), 二、积分上限的函数及其导数 1.积分上限的函数:设f(x)在a,b)]上连续,并且设x为a,b]上任一点,有 (x)=∫f)dr (说明函数是如何得到的) 2.积分上限的函数性质: 定理1如果函数f(x)在区间[a,b]上连续,则积分上限函数 ()=∫f0d 在[a,b]上具有导数,并且它的导数是 o-话f0h=))(asx≤b) 证明:(1)x∈(a,b)时, △D(x)=D(x+△r)-(x) -[""fdr-ffdt -far+"rdi-frdr =f0)d 5在x与△r之间,应用积分中值定理,有D(x)=f(5)△x,所以 △①=f59 Ar→0时,有5→x,有mf(份)=f).故令△x→0,对上式两边取极限有: p'(x)=f(x) (2)x=a或b时考虑其单侧导数, 可得中(a=f(a),中(b)=f(b) 由定理1可得下面结论:
2.结论推广假设:函数 f (x) 在区间 [a,b] 上连续,是否 f (x) 在区间 [a,b] 上的定积分 就等于的原函数(设为 F x( ) )在区间 [a,b] 上的增量: F b F a ( ) ( ) − . 二、积分上限的函数及其导数 1.积分上限的函数:设 f (x) 在 [a,b] 上连续,并且设 x 为 [a,b] 上任一点,有 ( ) ( )d x a = x f t t (说明函数是如何得到的) 2.积分上限的函数性质: 定理 1 如果函数 f (x) 在区间 [a,b] 上连续,则积分上限函数 = x a (x) f (t)dt 在 [a,b] 上具有导数,并且它的导数是 = x a f t dt dx d (x) ( ) = f (x) ( a x b ) 证明:(1) x (a,b) 时, (x) = (x + x) − (x) = ( )d x x a f t t + − ( )d x a f t t = ( )d ( )d ( )d x x x x a x a f t t f t t f t t + + − = ( )d x x x f t t + 在 x与x 之间,应用积分中值定理,有 (x) = f x ( ) ,所以 ( ) ( ) f x x = x →0 时,有 → x ,有 0 lim ( ) ( ) x f f x → = .故令 x →0 ,对上式两边取极限有: (x) = f (x) (2) x = a或b时考虑 其单侧导数, 可得 ( ) a + = f (a) , ( ) b − = f (b). 由定理 1 可得下面结论:
定理2如果函数f(x)在区间[a,b]上连续,则函数 (x)=[f(r)dr 是f(x)的一个原函数. 意义:1.肯定了连续函数的原函数是存在的:2.初步揭示了积分学中定积分与原函数之 间的关系 三、Newton-Leibniz公式 1.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 ["f(x)dx=F(b)-F(a) (4) 证明:因F(x)与p(x)均是f(x)原函数,故 F(x)-(x)=C(a≤x≤b) 又因F(a)-p(a)=C且p(a)=0,故C=F(a):于是fx)dx=F()-F(a,当 x=b时,即有[fx)dx=F(b)-F(a). 将F(b)-F(a)记作[F(x)],即[f(x)=[F(x)]. 上述公式就是Newton一Leibniz公式,也称作微积分基本公式,定积分与被积函数的 原函数或不定积分之间的关系-一一个连续函数(x)在区间[a,b]上的定积分等于它的任 一个原函数在区间[α,b]上的增量.公式(4)提供了定积分的计算方法。 2.例题讲解 a5号 例2# 解doe- 例3g 解:dx=[n=lni-h2=-h2. 例4计算y=smnx在[0,π]上与x轴所围成平面图形的面积
定理 2 如果函数 f (x) 在区间 [a,b] 上连续,则函数 (x) = x a f (t)dt 是 f (x) 的一个原函数. 意义:1.肯定了连续函数的原函数是存在的;2.初步揭示了积分学中定积分与原函数之 间的关系. 三、Newton —Leibniz 公式 1.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 ( )d b a f x x = F(b) − F(a) (4) 证明:因 F(x) 与 (x) 均是 f (x) 原函数,故 F(x) − ( ) x =C ( a x b ) 又因 F a a C ( ) ( ) − = 且 = ( ) 0 a ,故 C F a = ( ) ;于是 ( )d ( ) ( ) b a f x x F x F a = − ,当 x b = 时,即有 ( )d b a f x x = F(b) − F(a) . 将 F(b) − F(a) 记作[ F(x) ] b a ,即 = b a f (x)dx [ F(x) ] b a . 上述公式就是 Newton —Leibniz 公式,也称作微积分基本公式,定积分与被积函数的 原函数或不定积分之间的关系-一个连续函数 f (x) 在区间 [a,b] 上的定积分等于它的任 一个原函数在区间 [a,b] 上的增量.公式(4)提供了定积分的计算方法. 2.例题讲解 例 1 1 3 3 3 1 2 0 0 1 0 1 d 3 3 3 3 x x x = = − = . 例 2 计算 3 2 1 1 d 1 x x − + . 解: 3 2 1 1 d 1 x x − + = 12 3 7 arctgx −1 = . 例 3 1 2 d x x − − . 解: 1 1 2 2 1 d ln ln1 ln 2 ln 2 x x x − − − − = = − = − . 例 4 计算 y = sin x 在[ 0, ]上与 x 轴所围成平面图形的面积.