1、满足何种条件的函数才存在原函数?原函数有多少个?这些原函数之间有何关系?2、若已知某个函数原函数存在,又如何把它求出来?关于第一个问题,从例子里已看出,若f存在原函数F,则其原函数不止一个,我们有下面两个定理:定理8.1 若函数f在区间I上连续,则f在区间 1上存在原函数 F,即:F(x)= f(x),xEI.(本定理到第九章才能证明)6
6 1 2 8.1 ( ) ( ), . ( f F f I f I F F x f x x I = 、满足何种条件的函数才存在原函数?原函数有多少个? 这些原函数之间有何关系? 、若已知某个函数原函数存在,又如何把它求出来? 关于第一个问题,从例子里已看出,若 存在原函数 ,则其原函数不止一个,我们有下面两个定理: 定理 若函数 在区间 上连续,则 在区间 上存 在原函数 ,即: 本定理到第九章才能证明)
思考题:1、初等函数在其定义区间单是否一定存在原函数?(初等函数的原函数不一定是初等函数2、若函数存在间断点,它是否一定存在原函数?(可考虑函数:sgn(x)在点x=0是否存在原函数定理8.2 设F是f在区间I 的原函数,则:(1)、F+C也是f的原函数,其中C是任意常量函数(或称为任意常数);(2)、f在区间I上任意两个原函数之间,只可能相差一个常数。即是说,如果f存在原函数F(x),则它有无限多个原函数,且f的全体原函数可表为:F(x)+C
7 1 2 sgn( ) 0 8.2 1 (2) ( ), x x F f I F C f C f I f F x = + 思考题: 、初等函数在其定义区间里是否一定存在原函数?(初等函数的原 函数不一定是初等函数) 、若函数存在间断点,它是否一定存在原函数?(可考虑函数: 在点 是否存在原函数) 定理 设 是 在区间 的原函数,则: ()、 也是 的原函数,其中 是任意常量函数(或称为任意 常数); 、 在区间 上任意 两个原函数之间,只可能相差一个常数。 即是说,如果 存在原函数 则它有无限 , : ( ) f F x C+ 多个原函数 且 的全体 原函数可表为
思考题:1.如果函数f(x)的定义域是若干个分离的区间,那么它的原函数彼此之间是否仅相差一个常数?x可考虑函数 f(x) = x, x E(-o0,-1)U(0,+ ),则: F(x) =2x2[.r E(-8, -1),都是f(x)= x 在(-o0,-1)U(0,+)的原G(x) =x?+1 ,x e(0,+00)[2函数,它们之间的关系如何?2、设F(x)是连续函数f在R上的原函数,问:D、如果f(x)是以T为周期的周期函数,那么F(x)是否为周期函数考虑: f(x)= cos x+1.2)如果f(x)是偶函数,那么F(x)是否为奇函数?考虑: f(x)= cos x+18
8 ( ) cos 1. 2) ( ) ( ) ( ) cos 1. 1 ( ) ( ) 2 ( ) , ( ) ( , 1) (0, ) 1 , (0, ) 2 , ( , 1) 2 ( ) , 2 ( ) , ( , 1) (0, ), : ( ) 1 ( ) 2 2 2 = + = + = − − + + + − − = = − − + = f x x f x F x f x x f x T F x F x f R f x x x x x x G x x f x x x F x f x 考虑: 、 如果 是偶函数,那么 是否为奇函数? 考虑: )、如果 是以 为周期的周期函数,那么 是否为周期函数? 、 设 是连续函数 在 上的原函数,问: 函数,它们之间的关系如何? 都是 在 的原 可考虑函数 则 间是否仅相差一个常数? 、如果函数 的定义域是若干个分离的区间,那么它的原函数彼此之 思考题:
关于第二个问题,其解答则是本章要介绍的各种积分法定义2(不定积分)函数f在区间I上的全体原函数称为f在I上的不定积分,记作:Jf(x)dx= F(x)+C (1)其中:为积分号,f(x)为被积函数,f(x)dx为被积表达式,x为积分变量。说明:1)、不定积分与原函数的关系是总体与个体的关系,即不定积分是一个函数族,它不是一个函数。2)、不定积分的各个部分虽有其特定名称,但在使用时必须把他们看作是一个整体。3)、求不定积分,关键是要找到被积函数的一个原函数,再加上任意常数C即可。9
9 2 ( ) ( ) (1) ( ) ( ) , 1 2 f I f I f x dx F x C f x f x dx x = + 关于第二个问题,其解答则是本章要介绍的各种积分法。 定义 (不定积分)函数 在区间 上的全体原函数称为 在 上的不定积分, 记作: 其中: 为积分号, 为被积函数, 为被积表达式 为积分变量。 说明: )、不定积分与原函数的关系是总体与个体的关系,即不定积分是一个 函数族,它不是一个函数。 )、不定积分的各个部分虽有其特定名称,但在使用时必须把他们看作 是一 3) C 个整体。 、求不定积分,关键是要找到被积函数的一个原函数,再加上任意常数 即可
4)、不定积分的几何意义:意义若F是f的一个原函数,则称y=F(x)的图象为的一条积分曲线,于是,的不定积分在几何上表示的某一积分曲线沿v轴方向任意平移所得一切积分曲线组成的曲线族(如右图)显然,若在每一条积分曲线上横坐标x相同的点处作切线,则这些切线互相平行(即斜率均为f(x)在求原函数的具体的问题中,往往先求出全体原函数,然后从中确定满足条件F(x)=y(称为初始条件,它由具体问题所决定)的原函数,它就是积分曲线族中通过点(xo,y。)的那条积分曲线。10
10 互相平行(即斜率均为 。 标 相同的点处作切线,则这些切线 显然,若在每一条积分曲线上横坐 切积分曲线组成的曲线族(如右图) 积分曲线沿 轴方向任意平移所得一 的不定积分在几何上表示 的某一 的图象为 的一条积分曲线,于是, 若 是 的一个原函数,则称 )、不定积分的几何意义: ( )) . ( ) 4 f x x y f f f F f y = F x 0 0 0 0 ( ) ( ) ( , ) F x y x y = 在求原函数的具体的问题中,往往先求出全体原函数,然后从中确定 满足条件 称为初始条件,它由具体问题所决定 的原函数, 它就是积分曲线族中通过点 的那条积分曲线。 8 7 6 5 4 3 2 1 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -4 -2 2 4 6 8 1 0 1 2 动态演示不定积分的几何意义 O x x y 8 7 6 5 4 3 2 1 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -4 -2 2 4 6 8 1 0 1 2 动态演示不定积分的几何意义 O x x y