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16-定积分与微积分基本定理 (2)

16-定积分与微积分基本定理 (2)
16-定积分与微积分基本定理 (2)

3.4 定积分与微积分基本定理

教学目标

重点是理解定积分的定义及几何意义,理解定积分的性质,了解微积分的基本定理,并且熟练计算一些函数的积分;定积分的概念是运用分割、近似代替、求和、取极限的思想;掌握定积分的计算方法.难点是利用定积分的几何意义解决问题.

能力点:定积分的定义及几何意义以及极限思想,正确进行表述、判断和推理.

教育点:提高学生的认知水平,塑造良好的认知结构.

自主探究点:抓住定义,运用类比、联系和举例的方法加深对有关概念的理解和应用.

高考要求:

1、理解定积分的定义及几何意义,理解定积分的性质,了解微积分的基本定理,并且熟练计算一些函数的积分;

2、体会运用分割、近似代替、求和、取极限的思想过程;

3、掌握定积分的计算方法;

4、利用定积分的几何意义会解决问题.

学法与教具

1、学法:探究归纳,讲练结合

2、教具:多媒体、实物投影仪.

一、【知识结构】

二、【知识梳理】

1.用化归为计算矩形面积和逼近的思想方法求出曲边递形的面积的具体步骤为、、、.

2.定积分的定义

如果函数()f x 在区间[,]a b 上连续,用分点将区间[,]a b 等分成n 个小区间,在每个小区间上任取一点(1,2,

,)i i n ξ=作和式 。当n →∞时,上述和式无限接近于某个常数,这个常数叫做函

数()f x 在区间[,]a b 上的定积分,记作 ,即

()b

a

f x dx ?

= ,其中()f x 称

为 ,x 称为 ,()f x dx 称为 ,[,]a b 为 ,a 为 ,

b 为 , “?”称为积分号.

3.

()b

a

f x dx ?

的实质

(1)当()f x 在区间[,]a b 上大于0时,()b

a f x dx ?表示 ; (2)当()f x 在区间[,]a

b 上小于0时,

()b

a

f x dx ?

表示 ;

(3)当()f x 在区间[,]a b 上有正有负时,()b

a

f x dx ?

表示 ;

4.定积分的性质

根据定积分的定义及几何意义,容易得到定积分的如下性质: (1)()b

a kf x dx ?

= (k 为常数);

(2)1

2

[()()]b

a

f x f x dx ±=? ;

(3)

()b

a

f x dx ?

= (其中a c b <<).

5.微积分基本定理

一般地,如果()f x 是闭区间[,]a b 上的连续函数,并且()()F x f x '=,那么

()b

a

f x dx ?

__________________,这个结论叫做微积分基本定理,又叫做牛顿―――莱布尼兹公式,可以把

()()F b F a -记作 ,即()b

a f x dx ?= = .

[特别提醒] 1.定积分()b

a

f x dx ?

的值只与被积函数()f x 及被积区间[,]a b 有关,而与积分变量所用的符号无关,

即定积分

()b

a

f x dx ?

是一个常数,当被积函数()f x 及被积区间[,]a b 给定后,这个数便是确定的,它除了

不依赖于定义中的对区间[,]a b 的分法和i ξ的取法外,也不依赖于()b

a

f x dx ?

中的积分变量,即()b

a

f x dx

?=

()b

a

f t dt ?

2.由积分符号

()b

a

f x dx ?

可知,积分变量x 的变化范围是a x b ≤≤.

3.定积分的概念与理论是在解决实际问题的过程中,运用数学知识抽象概括后产生和发展起来的,它的几何意义是表示曲边梯形的面积,物理意义来源于汽车行驶的路程.

4.运用定积分的性质可以将较为复杂的求定积分问题转化为简单的求定积分问题,因此,在求定积分时应充分考虑利用定积分的性质化简后再进行求解.

三、【范例导航】 例1.求定积分

2

21

1

d 2x x x

+?

解析:

2

21

1d 2x x x

+?

22211111111d ln ln(2)(ln 3ln 2).2222x x x x x ????=-=-+=- ?????+??? 评注:本题由2

21

1d 2x

x x +?

想到被积函数的原函数可能是自然对数的形式,只是需要把212x x +拆成1

x

1

2

x +的差.运用微积分基本定理计算定积分的关键是找到被积函数的原函数. 变式训练:计算:

2

20

sin 2

x dx π

?

分析:我们要直接求2

sin 2x 的原函数比较困难,但我们可以将2sin 2

x

先变式化为1cos 11

cos 222

x x -=-,再求积分,利用上述公式就较容易求得结果,方法简便易行. 解:

2

2

22222

000001cos 1111sin cos |sin |222222x x dx dx dx xdx x x π

πππππ

-==-=-?

???

1111

0sin sin 04222242

π

ππ=

-?-+=- 评注:较复杂函数的积分,往往难以直接找到原函数,常常需先化简、变式、换元变成基本初等函数的四则运算后,再求定积分.

例2.求定积分

1

20

(1(1))x x dx ---?

的值.

解析:1

2

(1(1))x x dx ---?

表示圆22

(1)1(0)x y y -+=≥的一部分与直线y x

=所围成的图形(如图所示)的面积,因此21

2

0π11π1

(1(1))114242

x x dx ?---=

-??=-?. 评注:本题如果用定积分的定义或微积分基本定理求解都比较麻烦,由

1

20

(1(1))x x dx ---?

联想到

圆2

2

(1)1(0)x y y -+=≥的一部分与直线y x =,再联想到定积分的几何意义,从而简化了运算.这也是数形结合思想的又一体现.运用定积分的几何意义计算定积分,需要具备较强的观察能力、分析能力.

变式训练:求定积分

1

21

(1)x dx --?

的值.

分析:利用定积分的意义是指曲边梯形的面积,只要作出图形就可求出. 解:

1

21

(1)x dx --?表示圆x 2

+y 2

=1在第一、二象限的上半圆的面积.

因为2

S π

=半圆,又在x 轴上方.

所以

1

21

(1)x dx --?

2

π

. 例3、求y 2

=x 与直线x-2y-3=0所围图形的面积.

解法一:先求出抛物线与直线的交点P(1,-1)与Q(9,3),如图把所求面积的平面图形分成S 1,S 2两部分,分别求得它们的面积A 1, A 2 :

A 1=

1

[

()]x x dx --?=21

xdx ?

=43; A 2=91328

()23

x x dx --=

? 所以A=A 1+A 2=

43+283=102

3

解法二:本题也可把抛物线与直线方程写成x= y 2

=g 1(y), x=2y+3=g 2(y), 应用公式对y 求积分便得: A=

3

211

[()()]g y g y dy --?

=3

21

[(23)]y y dy -+-?=10

2

3

评注:1. 求平面图形的面积的解题步骤:

(1)画出图形;(2)确定图形范围,通过解方程组求出交点横(纵)坐标,定出积分上、下限;(3)确定被积函数,注意分清被积函数的上、下位置;(4)写出平面图形面积的定积分的表达式;(5)运用微积分基本公式计算定积分,求出平面图形的面积.

2.求解时要灵活选择坐标系,积分变量,由图形特点,适当选取积分变量对计算简繁有很大影响,显然上述解法二简洁.

变式训练:求曲线3y x =与直线2y x =所围成的图形的面积. 解:如图,先求出直线与曲线的交点,由方程组32y x y x ?=?=?,

,解得

02x x ==±,.

故交点坐标为(222)(00)(222)--,

,,,,. 因此,积分区间应分为两部分[20][02]-,,,,且由图象的对称性知,图形在两个积分区间上面积相等.

故0

23320(2)(2)S x x dx x x dx -

=-+-?

?2322

42012(2)222

x x dx x x =-=-=?||. 点评:本解法充分利用图形的对称性,减少了运算量.

x

y

o

1

-1

1

例4、(2012年高考湖南理15)函数f (x )=sin (x ω?+)的导函数()y f x '=的部分图像如图所示,其中,P 为图像与y 轴的交点,A,C 为图像与x 轴的两个交点,B 为图像的最低点.

(1)若6

π

?=

,点P 的坐标为(0,

33

),则ω= ; (2)若在曲线段ABC 与x 轴所围成的区域内随机取一点,则该点在△ABC 内的概率为 .

解析:(1)()y f x '=cos()x ωω?=+,当6

π

?=

,点P 的坐标为(0,

33

)时,33

cos

,36

2

π

ωω=

∴=; (2)由图知222T AC π

πωω

=

==,122

ABC

S AC π

ω=

?=,设,A B 的横坐标分别为,a b . 设曲线段ABC 与x 轴所围成的区域的面积为S 则

()()

sin()sin()2b

b

a

a

S f x dx f x a b ω?ω?'=

==+-+=?

,由几何概型知该点在△ABC 内的概率为

224

ABC

S

P S

π

π=

==. 点评:本题考查三角函数的图像与性质、几何概型等,(1)利用点P 在图像上求ω,(2)几何概型,求出三角形面积及曲边形面积,代入公式即得.

变式训练: (2012年惠州质检)设y =f(x)为区间[0,1]上的连续函数,且恒有0≤f(x)≤1,可以用随机模拟方法近似计算积分

1

()f x ?

dx.先产生两组(每组N 个)区间[0,1]上的均匀随机数x 1,x 2,…,x N 和

y 1,y 2,…,y N ,由此得到N 个点(x i ,y i )(i =1,2,…,N).再数出其中满足y i ≤f(x i )(i =1,2,…,N)的点数N 1,那么由随机模拟方法可得积分

1

()f x ?

dx 的近似值为______.

解析:因为0≤f(x)≤1且由定积分的定义知:1

()f x ?

dx 是由直线x =0,x =1及曲线y =f(x)与x 轴

围成的面积.

又产生的随机数对在如图所示的正方形内,正方形的面积为1,且共有N 个数对,即N 个点.而满足y i ≤f(x i )的有N 1个点,即在函数f(x)的图象上及图象下方有N 1个点.所以用几何概型的概率公式得:f(x)在x =0到x =1上与x 轴围成的面积为

1N N ×1=1N N ,即10()f x ?dx =1N

N

.

四、【解法小结】

1.(1)若使F ′(x)=f(x)的函数F(x)不易寻找时,要把f(x)进行等价变形, (2)一般要把被积函数变形为幂函数、指数函数、正(余)弦函数积的和或差.

2.用微积分基本定理求定积分,关键是求出被积函数的原函数.此外,如果被积函数是绝对值函数或分段函数,那么可以利用定积分对积分区间的可加性,将积分区间分解,代入相应的解析式,分别求出积分值相加.

3.当被积函数的图象与直线x =a ,x =b ,y =0所围成的曲边梯形的面积易求时,用求曲边梯形面积的代数和的方法求定积分.但要注意两点:(1)函数的图象连续不间断.(2)函数图象是在x 轴上方还是下方.

4.对于不便求出被积函数的原函数的,可考虑用定积分的几何意义求解.

5、利用定积分求面积一定要结合几何图形的直观性,把所求的曲边形的面积用函数的定积分表示,关键有两点:一是确定积分的上下限;二是确定被积函数.只要解决了这两点,所求的面积就转化为根据微积分基本定理计算定积分了.

五、【布置作业】 必做题:

1、(2012年济南三模)已知函数2

()321f x x x =++,若1

1

()2()(0)f x dx f a a -=>?

成立,则a =

________

2、(2012年莱芜3月模拟)函数2(01)()2(12)

x x f x x x ?≤≤=?-≤≤?的图像与x 轴所围成的封闭图形的面积

为 .

3、(2012临沂3月模拟)函数3

2

()1f x x x x =-++在点(1,2)处的切线与函数2

()g x x =围成的图形的面积等于_________;

4、(2012日照5月模拟)如图,由曲线sin y x =,直线3

2

x π=与x 轴围成的阴影部分的面积是 (A )1 (B )2 (C )2 (D )3

5、(2011年高考陕西理11).设2

lg 0()30

a

x x f x x t dt x

>??

=?+???,

若((1))1f f =,则a = .

必做题答案:1、13 2、56 3、4

3

C. 4、D 5、1 选做题:

1、(2012年临沂二模)已知{(,)|01,01}x y x y Ω=≤≤≤≤,A 是由直线0,(01)y x a a ==<≤和曲线3

y x =围成的曲边三角形区域,若向区域Ω上随机投一点,点落在区域A 内的概率为1

64

,则a 的值是

(A )

1

64

(B )18 (C )14 (D )12

2、(2012青岛二模)设2

20(13)4a x dx =

-+?,则二项式2

6()a x x

+展开式中不含..3x 项的系数和是

A .-160

B .160

C .161

D .-161 3、已知函数f(x)=

bx ax x ++2

32

131, a,b ∈R,)(x f '是函数f(x)的导数. (1)试判断函数f(x)的单调性;(2)若-1≤a ≤1, -1≤b ≤1,求方程)(x f '=0有实数根的概率.(3)若-1≤a ≤1, -1≤b ≤1,求方程)(x f '+ax +a 2

+a =0有实数根的概率.

选做题答案: 1、D 2、C 3、解析:(1)由f(x)=

bx ax x ++2

32

131得b ax x x f ++='2)(, ①若△=a 2

-4b <0,即a 2

<4b ,当x ∈R 时,)(x f '>0恒成立,所以f(x)在R 上单调递增;

②若△=a 2

-4b=0,即a 2

=4b ,当x ∈R 时)(x f '≥0恒成立,当且仅当x=-2

a

时, )(x f '=0. 当x ≠-2a 时, )(x f '>0恒成立,所以函数f(x)在(-∞, -2a )上为增函数,在(-2

a

,+∞)上也为增函

数,而函数f(x)在x=-2

a

处连续,则f(x)在R 上单调递增;

③若△=a 2-4b>0,即a 2

>4b ,令)(x f '=0,即b ax x ++2=0,

解得2421b a a x ---=,2

422b

a a x -+-=,21x x <.当x ∈(-∞, 1x )时)(x f '>0,

当x ∈(21,x x )时,)(x f '<0时,当x ∈(x 2, +∞)时, )(x f '>0.

则函数f(x)在(-∞,x 1)上单调递增, (21,x x )上单调递减,(x 2, +∞)上单调递增.

故若a 2

≤4b 时,函数f(x)在R 上单调递增;若a 2

>4b 时,函数f(x)在(-∞,x 1)上单调递增,(21,x x )

上单调递减,(x 2, +∞)上单调递增,其中2421b a a x ---=,2

422b

a a x -+-=.

(2)方程)(x f '=0,即b ax x ++2

=0有实数根,则△≥0,即a 2

≥4b ,

若-1≤a ≤1, -1≤b ≤1,方程)(x f '=0有实数根的条件是??

?

??≥≤≤-≤≤-b a b a 411112 (※)

如图条件(※)的面积为

da a S ?---=1

121)]1(4[=da a ?-+112)14(6

13212

1

1

3

=

+=

-a . 而条件-1≤a ≤1, -1≤b ≤1的面积为S=4,

根据几何概型的概率公式可知,方程)(x f '=0有实数根的概率为

P=

24

131=S S . (3)方程)(x f '+ax +a 2

+a =0,即x 2

+2ax +a 2

+a +b=0有实数根,则△≥0,即a+b ≤0,

若-1≤a ≤1, -1≤b ≤1,方程)(x f '+ax +a 2

+a =0有实数根的条件是

??

?

??≤+≤≤-≤≤-01111b a b a (※) 如图:条件(※)的面积为S 1=2,

而条件-1≤a ≤1, -1≤b ≤1的面积为S=4, 根据几何概型的概率公式可知,

方程)(x f '+ax +a 2

+a =0有实数根的概率为P=

2

11=S S . 六、【教后反思】

1、本教案的亮点是:首先以结构图呈现定积分与微积分基本定理的知识,直观明了;其次,在梳理相关知识以填空的形式,充分关注知识的系统化,再次,例题选择典型、全面(定积分的计算、求面积、知识的交汇性),关注的主干知识,讲练结合,真正地让学生动起来,让课堂活起来.最后,在作业的布置上,选择2012年各地最新的模拟题,对学生理解、巩固知识起到了良好作用.

2、本教案的不足之处是:题量有点大,45分钟没完成教学任务,若对程度好的学校应该能够完成.

人教A版选修2-2 1.6 微积分基本定理 学案 (2)

学习目标 1.直观了解并掌握微积分基本定理的含义.2.会利用微积分基本定理求函数的积分. 知识点一 微积分基本定理(牛顿—莱布尼茨公式) 思考1 已知函数f (x )=2x +1,F (x )=x 2+x ,则?10(2x +1)d x 与F (1)-F (0)有什么关系? 答 由定积分的几何意义知,?10(2x +1)d x =12 ×(1+3)×1=2,F (1)-F (0)=2,故?10(2x +1)d x =F (1)-F (0). 思考2 对一个连续函数f (x )来说,是否存在唯一的F (x ),使得F ′(x )=f (x )? 答 不唯一,根据导数的性质,若F ′(x )=f (x ),则对任意实数c ,都有[F (x )+c ]′=F ′ (x )+c ′=f (x ). 1.微积分基本定理 (1)条件:f (x )是区间[a ,b ]上的连续函数,并且F ′(x )=f (x ); (2)结论:?b a f (x )d x =F (b )-F (a ); (3)符号表示:?b a f (x )d x =F (x )|b a =F (b )-F (a ). 2.常见的原函数与被积函数关系 (1)?b a C d x =Cx |b a (C 为常数). (2)?b a x n d x = ???1n +1x n +1b a (n ≠-1). (3)?b a sin x d x =-cos x |b a . (4)?b a cos x d x =sin x |b a . (5)?b a 1x d x =ln x | b a (b >a >0). (6)?b a e x d x = e x |b a .

1-定积分与微积分基本定理(理)含答案版

定积分与微积分基本定理(理) 基础巩固强化 1.求曲线y =x 2与y =x 所围成图形的面积,其中正确的是( ) A .S =?? ?0 1(x 2-x )d x B .S =?? ?0 1 (x -x 2)d x C .S =?? ?0 1 (y 2-y )d y D .S =??? 1 (y - y )d y [答案] B [分析] 根据定积分的几何意义,确定积分上、下限和被积函数. [解析] 两函数图象的交点坐标是(0,0),(1,1),故积分上限是1,下限是0,由于在[0,1]上,x ≥x 2,故函数y =x 2与y =x 所围成图 形的面积S =?? ?0 1 (x -x 2)d x . 2.如图,阴影部分面积等于( ) A .2 3 B .2-3 [答案] C [解析] 图中阴影部分面积为

S =??? -3 1 (3-x 2 -2x )d x =(3x -1 3x 3-x 2)|1 -3=32 3. 4-x 2d x =( ) A .4π B .2π C .π [答案] C [解析] 令y =4-x 2,则x 2+y 2=4(y ≥0),由定积分的几何意义知所求积分为图中阴影部分的面积, ∴S =1 4×π×22=π. 4.已知甲、乙两车由同一起点同时出发,并沿同一路线(假定为直线)行驶.甲车、乙车的速度曲线分别为v 甲和v 乙(如图所示).那么对于图中给定的t 0和t 1,下列判断中一定正确的是( ) A .在t 1时刻,甲车在乙车前面 B .在t 1时刻,甲车在乙车后面 C .在t 0时刻,两车的位置相同 D .t 0时刻后,乙车在甲车前面 [答案] A [解析] 判断甲、乙两车谁在前,谁在后的问题,实际上是判断在t 0,t 1时刻,甲、乙两车行驶路程的大小问题.根据定积分的几何意义知:车在某段时间内行驶的路程就是该时间段内速度函数的定积

定积分及微积分基本定理练习题及答案

1.4定积分与微积分基本定理练习题及答案 1.(2011·一中月考)求曲线y =x2与y =x 所围成图形的面积,其中正确的是( ) A .S =??01(x2-x)dx B .S =??01(x -x2)dx C .S =??01(y2-y)dy D .S =??01(y -y)dy [答案] B [分析] 根据定积分的几何意义,确定积分上、下限和被积函数. [解读] 两函数图象的交点坐标是(0,0),(1,1),故积分上限是1,下限是0,由于在[0,1]上,x ≥x2,故函数y =x2与y =x 所围成图形的面积S =??0 1(x -x2)dx. 2.(2010·日照模考)a =??02xdx ,b =??02exdx ,c =??02sinxdx ,则a 、b 、c 的大小关系是 ( ) A .a2,c =??02sinxdx =- cosx|02=1-cos2∈(1,2), ∴c

微积分基本定理的证明

理学院 School of Sciences 微积分基本定理的证明 Proof of the fundamental theorem of calculus 学生姓名:张智 学生学号:201001164 所在班级:数学101 所在专业:数学与应用数学 指导老师:杨志林

摘要 微积分学这门学科在数学发展中的地位是十分重要的,自十七世纪以来,微积分不断完善成为一门学科。而微积分基本定理的则是微积分中最重要的定理,它的建立标志着微积分的完成,成为数学发展史的一个里程碑。因此就有了研究微积分基本定理的必要性。本文从十七世纪到二十世纪以来的科学家如巴罗、牛顿、莱布尼兹、柯西、黎曼、勒贝格等人对微积分基本定理的发展所作出的贡献展开论述。并论述了定理在微积分学理论发展中的应用。如换元公式、分部积分公式、Taylor中值定理的积分证明、连续函数的零点定理的证明,建立了微分中值定理与积分中值定理的联系,在一元函数和多元函数上的推广等等。最后给出定理的几个证明方法。 关键词:微积分基本定理,发展史,定理的应用,定理的证明

ABSTRACT Calculus the subject in the position of the development of mathematics is very important,since seventeenth Century,calculus constantly improved as a discipline.While the fundamental theorem of calculus is the most important theorems in calculus,which establishment marks the complete of the calculus, become a milepost of the development history of mathematics. So it is necessary to study the fundamental theorem of calculus. In this paper,since seventeenth Century to twentieth Century,launches the elaboration from scientists such as Barrow, Newton, Leibniz, Cauchy, Riemann, Lebesgue and others on made the contribution to the development of the fundamental theorem of calculus. And discusses the application of theorem in the development of the calculus theory.Such as the transform formula, integral formula of integration by parts, proof of the Taylor mean value theorem of continuous function, the zero point theorem proof, established the differential mean value theorem and the integral mean value theorem in contact,a unary function and multivariate function on the promotion and so on.Finally gave several proofs of the theorem. Keywords:Fundamental Theorem of Calculus,phylogeny,Application,Proof

知识讲解_微积分基本定理

微积分基本定理 编稿:赵雷 审稿:李霞 【学习目标】1.理解微积分基本定理的含义。 2.能够利用微积分基本定理求解定积分相关问题。 【要点梳理】 要点一、微积分基本定理的引入 我们已学过过用定积分定义计算定积分,但其计算过程比较复杂,所以不是求定积分的一般方法。我们必须寻求计算定积分的新方法,也是比较一般的方法。 (1)导数和定积分的直观关系: 如下图:一个做变速直线运动的物体的运动规律是s=s (t ),由导数的概念可知,它在任意时刻t 的速度v (t )=s '(t )。设这个物体在时间段[a ,b]内的位移为s ,你能分别用 s (t )、v (t )表示s 吗? 一方面,这段路程可以通过位置函数S (t )在[a ,b]上的增量s (b )-s (a )来表达, 即 s=s (b )-s (a )。 另一方面,这段路程还可以通过速度函数v (t )表示为 ()d b a v t t ? , 即 s = ()d b a v t t ? 。 所以有: ()d b a v t t =? s (b )-s (a ) (2)导数和定积分的直观关系的推证: 上述结论可以利用定积分的方法来推证,过程如下: 如右图:用分点a=t 0<t 1<…<t i -1<t i <…<t n =b , 将区间[a ,b]等分成n 个小区间: [t 0,t 1],[t 1,t 2],…,[t i ―1,t i ],…,[t n ―1,t n ], 每个小区间的长度均为

1i i b a t t t n --?=-= 。 当Δt 很小时,在[t i ―1,t i ]上,v (t )的变化很小,可以认为物体近似地以速度v (t i ―1)做匀速运动,物体所做的位移 111()'()'()i i i i i b a s h v t t s t t s t n ----?≈=?=?= 。 ② 从几何意义上看,设曲线s=s (t )上与t i ―1对应的点为P ,PD 是P 点处的切线,由导数的几何意义知,切线PD 的斜率等于s '(t i ―1),于是 1tan '()i i i s h DPC t s t t -?≈=∠??=??。 结合图,可得物体总位移 111 1 1 1 ()'()n n n n i i i i i i i i s s h v t t s t t --=====?≈=?=?∑∑∑∑。 显然,n 越大,即Δt 越小,区间[a ,b]的分划就越细,1 11 1 ()'()n n i i i i v t t s t t --==?=?∑∑与s 的近似程度就越好。由定积分的定义有 11lim ()n i n i b a s v t n -→∞=-=∑11 lim '()n i n i b a s t n -→∞=-=∑()d '()d b b a a v t t s t t ==??。 结合①有 ()d '()d ()()b b a a s v t t s t t s b s a ===-??。 上式表明,如果做变速直线运动的物体的运动规律是s=s (t ),那么v (t )=s '(t )在 区间[a ,b]上的定积分就是物体的位移s (b )―s (a )。 一般地,如果()f x 是区间[a ,b]上的连续函数,并且'()()F x f x =,那么 ()d ()()b a f x x F b F a =-? 。 这个结论叫做微积分基本定理。 要点二、微积分基本定理的概念 微积分基本定理: 一般地,如果'()()F x f x =,且()f x 在[a ,b]上可积,则()d ()()b a f x x F b F a =-? 。 这个结论叫做微积分基本定理,又叫做牛顿-莱布尼兹公式。 其中,()F x 叫做()f x 的一个原函数。为了方便,我们常把()()F b F a -记作()b a F x ,即 ()d ()()()b b a a f x x F x F b F a ==-? 。

人教新课标版数学高二-2-2限时练 1.6 微积分基本定理

1.6 微积分基本定理 周;使用时间17年 月 日 ;使用班级 ;姓名 一、选择题 1.若F ′(x )=x 2,则F (x )的解析式不正确的是( ) A .F (x )=13x 3 B .F (x )=x 3 C .F (x )=13x 3+1 D .F (x )=13x 3+c (c 为常数) 2.?0-4|x +2|d x 等于( ) A .?0-4(x +2)d x B .?0-4(-x -2)d x C .?- 2-4(x +2)d x +?0-2(-x -2)d x D .?- 2-4(-x -2)d x +?0-2(x +2)d x 3.若S 1=?21x 2d x ,S 2=?211x d x ,S 3=?21e x d x ,则S 1,S 2,S 3的大小关系为( ) A .S 1

7.微积分基本定理练习题

7、微积分基本定理 一、选择题 1.??0 1(x 2 +2x )d x 等于( ) A.13 B.23 C .1 D.43 2.∫2π π(sin x -cos x )d x 等于( ) A .-3 B .-2 C .-1 D .0 3.自由落体的速率v =gt ,则落体从t =0到t =t 0所走的路程为( ) A.13gt 20 B .gt 2 0 C.12gt 20 D.16gt 20 4.曲线y =cos x ? ????0≤x ≤3π2与坐标轴所围图形的面积是( ) A .4 B .2 C.5 2 D .3 5.如图,阴影部分的面积是( ) A .2 3 B .2- 3 C.323 D.35 3 6.??0 3|x 2-4|d x =( ) A.213 B.223 C.233 D.25 3 7.??241 x d x 等于( ) A .-2ln2 B .2ln2 C .-ln2 D .ln2 8.若??1a ? ?? ??2x +1x d x =3+ln2,则a 等于( ) A .6 B .4 C .3 D .2 9.(2010·山东理,7)由曲线y =x 2 ,y =x 3 围成的封闭图形面积为( ) A.112 B.14 C.13 D.7 12 10.设f (x )=??? ?? x 2 0≤x <12-x 1

11.从如图所示的长方形区域内任取一个点M (x ,y ),则点M 取自阴影部分的概率为________. 12.一物体沿直线以v =1+t m/s 的速度运动,该物体运动开始后10s 内所经过的路程是________. 13.求曲线y =sin x 与直线x =-π2,x =5 4π,y =0所围图形的面积为________. 14.若a =??02x 2 d x ,b =??02x 3 d x ,c =??0 2sin x d x ,则a 、b 、c 大小关系是________. 三、解答题 15.求下列定积分: ①??0 2(3x 2+4x 3 )d x ; ② sin 2 x 2 d x . 17.求直线y =2x +3与抛物线y =x 2 所围成的图形的面积. 18.(1)已知f (a )=??0 1(2ax 2 -a 2 x )d x ,求f (a )的最大值; (2)已知f (x )=ax 2 +bx +c (a ≠0),且f (-1)=2,f ′(0)=0,??0 1f (x )d x =-2,求a ,b ,c 的值. DBCDCCDDAC 11. 13 12. 23(1132-1) 13.4-2 2 [解析] 所求面积为 =1+2+? ?? ?? 1-22=4-22. 14.[答案] c

2-4定积分与微积分基本定理(理)

1.(文)(2011·广州检测)若sinα<0且tanα>0,则α是() A.第一象限角B.第二象限角 C.第三象限角D.第四象限角 [答案] C [解析]∵sinα<0,∴α为第三、四象限角或终边落在y轴负半轴上, ∵tanα>0,∴α为第一、三象限角, ∴α为第三象限角. (理)(2011·绵阳二诊)已知角A同时满足sin A>0且tan A<0,则角A的终边一定落在() A.第一象限B.第二象限 C.第三象限 D.第四象限 [答案] B [解析]由sin A>0且tan A<0可知,cos A<0,所以角A的终边一定落在第二象限.选B. 2.(2010·安徽省168中学联考)已知集合A={(x,y)|y=sin x},集合B={(x,y)|y=tan x},则A∩B=() A.{(0,0)} B.{(π,0),(0,0)} C.{(x,y)|x=kπ,y=0,k∈Z}

D .? [答案] C [解析] 函数y =sin x 与y =tan x 图象的交点坐标为(k π,0),k ∈Z. 3.设a =sin π6,b =cos π4,c =π3,d =tan π 4,则下列各式正确的是 ( ) A .a >b >d >c B .b >a >c >d C .c >b >d >a D .c >d >b >a [答案] D [解析] 因为a =12,b =22,c =π 3>1,d =1,所以a

定积分与微积分基本定理

教学过程

一、课堂导入 问题:什么是定积分?定积分与微积分基本定理是什么? 二、复习预习 1.被积函数若含有绝对值号,应先去绝对值号,再分段积分.

2.若积分式子中有几个不同的参数,则必须先分清谁是被积变量. 3.定积分式子中隐含的条件是积分上限大于积分下限. 4.定积分的几何意义是曲边梯形的面积,但要注意:面积非负,而定积分的结果可以为负. 5.将要求面积的图形进行科学而准确的划分,可使面积的求解变得简捷. 三、知识讲解 考点1 定积分的概念 设函数y=f(x)定义在区间[a,b]上用分点a=x0

在每个小区间内任取一点ξi,作和式I n=∑n-1 i=0 f(ξi)Δx i.当λ→0时,如果和式的极限存在,把和式I n的极限叫做函数f(x) 在区间[a,b]上的定积分,记作?b a f(x)d x,即?b a f(x)d x=lim λ→0∑n-1 i=0 f(ξi)Δx i,其中f(x)叫做被积函数,f(x)d x叫做被积式,a 为积分下限,b为积分上限.

(1)?b a kf(x)d x=k?b a f(x)d x (k为常数). (2)?b a[f(x)±g(x)]d x=?b a f(x)d x±?b a g(x)d x. (3)?b a f(x)d x=?c a f(x)d x+?b c f(x)d x (a

高中数学选修2-2公开课教案16微积分基本定理

1.6 微积分基本定理 一、教学目标 知识与技能目标 通过实例,直观了解微积分基本定理的含义,会用牛顿-莱布尼兹公式求简单的定积分 过程与方法 通过实例体会用微积分基本定理求定积分的方法 情感态度与价值观 通过微积分基本定理的学习,体会事物间的相互转化、对立统一的辩证关系,培养学生辩证唯物主义观点,提高理性思维能力。 二、教学重难点 重点 通过探究变速直线运动物体的速度与位移的关系,使学生直观了解微积分基本定理的含义,并能正确运用基本定理计算简单的定积分。 难点 了解微积分基本定理的含义 三、教学过程 1、复习: 定积分的概念及用定义计算 2、引入新课 我们讲过用定积分定义计算定积分,但其计算过程比较复杂,所以不是求定积分的一般方法。我们必须寻求计算定积分的新方法,也是比较一般的方法。 变速直线运动中位置函数与速度函数之间的联系 设一物体沿直线作变速运动,在时刻t 时物体所在位置为S(t),速度为v(t)(()v t o ≥), 则物体在时间间隔12[,]T T 内经过的路程可用速度函数表示为 21()T T v t dt ?。 另一方面,这段路程还可以通过位置函数S (t )在12[,]T T 上的增量12()()S T S T -来表达,即 2 1()T T v t dt ?=12()()S T S T - 而()()S t v t '=。 对于一般函数()f x ,设()()F x f x '=,是否也有

()()()b a f x dx F b F a =-? 若上式成立,我们就找到了用()f x 的原函数(即满足()()F x f x '=)的数值差()()F b F a -来计算()f x 在[,]a b 上的定积分的方法。 注:1:定理 如果函数()F x 是[,]a b 上的连续函数()f x 的任意一个原函数,则 ()()()b a f x dx F b F a =-? 证明:因为()x Φ=()x a f t dt ?与()F x 都是()f x 的原函数,故 ()F x -()x Φ=C (a x b ≤≤) 其中C 为某一常数。 令x a =得()F a -()a Φ=C ,且()a Φ= ()a a f t dt ?=0 即有C=()F a ,故()F x =()x Φ+()F a ∴ ()x Φ=()F x -()F a =()x a f t dt ? 令x b =,有()()()b a f x dx F b F a =-? 此处并不要求学生理解证明的过程 为了方便起见,还常用()|b a F x 表示()()F b F a -,即 ()()|()()b b a a f x dx F x F b F a ==-? 该式称之为微积分基本公式或牛顿—莱布尼兹公式。它指出了求连续函数定积分的一般方法,把求定积分的问题,转化成求原函数的问题,是微分学与积分学之间联系的桥梁。 它不仅揭示了导数和定积分之间的内在联系,同时也提供计算定积分的一种有效方法,为后面的学习奠定了基础。因此它在教材中处于极其重要的地位,起到了承上启下的作用,不仅如此,它甚至给微积分学的发展带来了深远的影响,是微积分学中最重要最辉煌的成果。 例1.计算下列定积分: (1)2 11dx x ?; (2)3211(2)x dx x -?。 解:(1)因为'1(ln )x x =, 所以22111ln |ln 2ln1ln 2dx x x ==-=?。 (2))因为2''211()2,()x x x x ==-, 所以3332211111(2)2x dx xdx dx x x -=-??? 233111122||(91)(1)33x x =+=-+-=。 练习:计算 120x dx ? 解:由于313 x 是2x 的一个原函数,所以根据牛顿—莱布尼兹公式有 120x dx ?=3101|3x =33111033?-?=13 例2.计算下列定积分:

定积分与微分基本定理

定积分与微积分基本定理 一、目标与策略 明确学习目标及主要的学习方法是提高学习效率的首要条件,要做到心中有数! 学习目标: ● 了解定积分的实际背景,了解定积分的基本思想,了解定积分的概念、几何意义. ● 直观了解微积分基本定理的含义,并能用定理计算简单的定积分. ● 应用定积分解决平面图形的面积、变速直线运动的路程和变力作功等问题,在解决问题的过程中体验定积分的价值. 重点难点: ● 重点:正确计算定积分,利用定积分求面积. ● 难点:定积分的概念,将实际问题化归为定积分问题. 学习策略: ● 运用“以直代曲”、“以不变代变”的思想方法,理解定积分的概念. ● 求定积分主要是要找到被积函数的原函数,也就是说,要找到一个函数,它的导函数等于被积函数. ● 求导运算与求原函数运算互为逆运算. 二、学习与应用 常见基本函数的导数公式 (1)()f x C =(C 为常数),则'()f x = (2)()n f x x =(n 为有理数),则'()f x = (3)()sin f x x =,则'()f x = (4)()cos f x x =,则'()f x = (5)()x f x e =,则'()f x = (6)()x f x a =,则'()f x = “凡事预则立,不预则废”。科学地预习才能使我们上课听讲更有目的性和针对 知识回顾——复习 学习新知识之前,看看你的知识贮备过关了吗?

(7)()ln f x x =,则'()f x = (8)()log a f x x =,则'()f x = 函数四则运算求导法则 设 ()f x ,()g x 均可导 (1)和差的导数:[()()]'f x g x ±= (2)积的导数:[()()]'f x g x ?= (3)商的导数:()[]'() f x g x = (()0g x ≠) 知识点一:定积分的概念 如果函数)(x f 在区间[,]a b 上连续,用分点b x x x x x a n n =<

牛顿-莱布尼茨公式的详细证明

牛顿—莱布尼茨公式 前言 此证明主要是献给那些无论如何,竭斯底里都想知道自已手上这条无与伦比公式背后的秘密的高中生。 公式的证明首先是从定积分的基本性质和相关定理的证明开始,然后给出积分上限函数的定义,最后总揽全局,得出结论。证明过程会尽可能地保持严密,也许你会不太习惯,会觉得多佘,不过在一些条件上如函数f(x),我们是默认可积的。 所有证明过程都是为后续的证明做铺掂的,都是从最低层最简单开始的,所以你绝对,注意,请注意,你是绝对能看懂的,对于寻求真理的人,你值得看懂! (Ps :如果你不太有耐心,我建议你别看了,因为这只会让你吐出垃圾两个字) 定积分性质的证明 首先给出定积分的定义: 设函数f(x)在区间[a,b]上连续,我们在区间[a,b]上插入n-1个点分成n 个区间[a,x 1],[x 1,x 2]…[x n ,x n-1],其中x 0=a ,x n =b ,第i 个小区间?x i = x i -x i-1(i=1,2…n)。 由它的几何意义,我们是用无数个小矩形的面积相加去模拟它的面积,因此任一个小矩形的面积可表示为?S i =f(εi ) ?x i ,为此定积分可以归结为一个和式的极 限 即: 性质1:证明?b a c dx = C(b-a),其中C 为常数. 几何上这就是矩形的面积 性质2:F(x)和G(x)为函数z(x)的两个原函数,证明F(x)=G(x)+C,C 为常数. 设K(x)=F(x)-G(x) 定义域为K 1021110()lim ()lim (...)lim ()()n b i i n n a n n i n n f x dx f x c x x x x x x c x x c b a ε-→∞→∞=→∞=?=-+-++-=-=-∑?0()()() ()()()()()0()()()lim 0x F x G x z x K x F x G x z x z x K x x K x K x x ?→''=='''∴=-=-=+?-'∴==?Q 1()lim ()n b a n i i i f x dx f x ε→∞==?∑ ?

定积分及微积分基本定理练习题及答案

定积分与微积分基本定理练习题及答案 1.(2011·宁夏银川一中月考)求曲线y =x2与y =x 所围成图形的面积,其中正确的是( ) A .S =??01(x2-x)dx B .S =??01(x -x2)dx C .S =??01(y2-y)dy D .S =??01(y -y)dy [答案] B [分析] 根据定积分的几何意义,确定积分上、下限和被积函数. [解读] 两函数图象的交点坐标是(0,0),(1,1),故积分上限是1,下限是0,由于在[0,1]上,x≥x2,故函数y =x2与y =x 所围成图形的面积S =??0 1(x -x2)dx. 2.(2010·山东日照模考)a =??02xdx ,b =??02exdx ,c =??02sinxdx ,则a 、b 、c 的大小关系 是( ) A .a2,c =??0 2sinxdx =-cosx|02 =1-cos2∈(1,2), ∴c

定积分与微积分基本定理

定积分与微积分基本定理 [考纲传真] 1.了解定积分的实际背景,了解定积分的基本思想,了解定积分的概念.2.了解微积分基本定理的含义. 【知识通关】 1.定积分的有关概念与几何意义 (1)定积分的定义 如果函数f (x )在区间[a ,b ]上连续,用分点将区间[a ,b ]等分成n 个小区间,在 每个小区间上任取一点ξi (i =1,2,…,n ),作和式∑n i =1f (ξi )Δx =∑n i =1 b -a n f (ξi ),当n →∞ 时,上述和式无限接近于某个常数,这个常数叫做函数f (x )在区间[a ,b ]上的定 积分,记作??a b f (x )d x ,即??a b f (x )d x =lim n →∞∑n i =1 b -a n f (ξi ). 在??a b f (x )d x 中,a 与b 分别叫做积分下限与积分上限,区间[a ,b ]叫做积分区间,函数f (x )叫做被积函数,x 叫做积分变量,f (x )d x 叫做被积式. (2)定积分的几何意义 图形 阴影部分面积 S =??a b f (x )d x S =-??a b f (x )d x S =??a c f (x )d x -??c b f (x )d x S =??a b f (x )d x -??a b g(x )d x =??a b [f (x )-g(x )]d x 2.(1)??a b kf (x )d x =k ??a b f (x )d x (k 为常数);

(2)??a b [f 1(x )±f 2(x )]d x =??a b f 1(x )d x ±??a b f 2(x )d x ; (3)??a b f (x )d x =??a c f (x ) d x +??c b f (x )d x (其中a

2.微积分基本定理

§2. 微积分基本定理 ※ 学习目标 1.理解掌握微积分基本定理; 2.能根据微积分基本定理解较为简单的积分题目. 积分的概念 复习2: 求函数积分的基本方法、步骤 二、研读课本 微积分基本定理: 如果连续函数f(x)是函数F(x)的导函数,即f(x)=F / (x),则有 ? b a dx x f )(=F(b )-F(a) 定理中的式子成为牛顿-莱布尼兹公式,通常称F(x)是f(x)的一个原函数. 在计算定积分时,常常用记号F(x) b a 来表示F(b ) -F(a),于是牛顿—莱布尼兹公式也可以写作: ? b a dx x f )(= F(x) b a =F(b )-F(a) 常用关于积分的结论: 1、速度的积分等于路程; 2、加速度的积分等于速度; 3、力的积分等于功; 4、曲线的积分等于面积(这里要注意面积并非完全意义上的面积------x 轴上的面积为正,x 轴下的面积为负); 5、面积的积分等于体积 课本例一、计算下列定积分: (1)? 1 02xdx (2)?1 2dx x (3) ? π20 cos xdx (4) ? 2 1 dx e x 新知总结 微积分基本定理建立了积分与导数间的密切联系.它使求定积分的问题变得简捷,在求定积分时只需找到导函数的一个原函数,就可以利用牛顿-莱布 尼兹公式求出这个函数的积分,这是求定积分的一种非常重要的方法. 积分问题的关键就是找到导函数的一个原函数. 课本例二 求定积分 ? 1 dx x 课本例三 求定积分 ? π cos xdx ,并解释其意义 三 典型例题 例3、 求下列函数的导函数,并利用所求结果求 ?1 2xdx (1)x 2 (2)x 2+5 (3)x 2-π (4)x 2 -a (其中a 是一个常数) 解:∵(x 2)/=2x ; (x 2+5)/=2x ; (x 2 -π)/ =2x ; (x 2 -a )/ =2x . ∴ ?1 2xdx = x 2 10 =(12 )-(02 )=1 ?1 2xdx =(x 2 +5) 10 =(12 +5)-(02 +5)=1 ?1 2xdx = (x 2 -π)10 =(12 -π)-(02 -π)=1 ?1 2xdx =(x 2 -a ) 10 =(12-a )-(02 -a )=1 小结:由上可知,题中4个不同函数得到函数都是2x ,而计算定积分 ?1 2xdx 时,选择不同的原函数, 结果却都一样.观察不难发现,这些原函数之间只是差了一个常数,而常数的导数为零,故导函数相同;积分时“-”的前后算式中都有这个常数,故常数并不影响定积分的结果. 故,为了计算简便一般在选择原函数计算定积分时,选择常数是0的原函数. 例4 、将一根弹性系数为0.5N/m 的弹簧自80cm 压缩至60cm .求这一过程中弹簧弹力所做的功. 解:由胡克定理知F=kx=0.5x ,而功W=Fx ,由积分的意义可知克服弹力所做的功就是变力对弹簧改变长度x 的积分,80cm=0.8m ,60cm=0.6m .

微积分基本定理说课稿

《微积分基本定理》(说课稿) 一、教材分析 1、教材的地位及作用 我所选用的教材是科学出版社出版的高等教育“十一五”规划教材《经济数学基础》,由宋劲松老师主编。微积分基本定理是第四章第二节内容,本节内容共设计两个课时,这节课的主要内容是微积分基本公式的导出以及用它求定积分。 本节课是学生学习了不定积分和定积分这两个概念后的继续,它不仅揭示了不定积分和定积分之间的内在联系,同时也提供计算定积分的一种有效方法,为后面的学习奠定了基础。因此它在教材中处于极其重要的地位,起到了承上启下的作用,不仅如此,它甚至给微积分学的发展带来了深远的影响,是微积分学中最重要最辉煌的成果。 二、教学目标及重点、难点 1、教学目标 根据学生的认知结构特征以及教材内容的特点,依据新课程标准要求,确定本节课的教学目标如下: (1)知识与技能目标:通过本节的学习,使学生了解变上限的定积分的定义及相关定理,掌握牛顿—莱布尼兹公式,通过例题及练习,使学生在增加对牛顿—莱布尼兹公式感性认识的基础上,熟练掌握求定积分的方法,从而能够熟练计算定积分. (2)能力目标:本节所讲数学知识主要是为学生学习专业课做准备。要逐步培养学生具有比较熟练的基本运算能力、提高综合运用所学知识分析和解决实际问题的能力。 (3)德育目标:通过微积分基本定理的学习,体会事物间的相互转化、对立统一的辩证关系,培养学生辩证唯物主义观点,提高理性思维能力。 2、教学重点、难点 根据教材内容特点及教学目标的要求确定本节重点为通过探究变上限定积分与原函数的关系,使学生直观了解微积分基本定理的含义,并能正确运用基本定理计算简单的定积分. 根据学生的年龄结构特征和心理认知特点确定本节难点:了解微积分基本定理的含义. ——以学生现有的知识水平对于微积分基本定理的严密证明是存在着一定难度的,而突破难点的关键在于让学生主动去探索,体会微积分基本公式的导出以及利用它来计算简单的定积分,这样才能从真正意义上把握该定理的含义,提高学生的能力,体现学生的主体地位. 三、教法和学法 1、教法: 素质教育理论明确要求:教师是主导,学生是主体,只有教师在教学过程中注重引导,才能充分发挥学生的主观能动性,有利于学生创造性思维的培养和能力的提高,根据本节的教学内容及教学目标和学生的认识规律,我采用类比、启发、引导、探索式相结合的方法,启发、引导学生积极思考本节课所遇到的问题,引导学生联想旧知识来解决和探索新知识,从而使学生产生浓厚的学习兴趣和求知欲,体现了学生的主体地位。 2、学法:

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