定积分的概念与性质(3)
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一、定积分的概念及性质定积分是研究分布在某区间上的非均匀量的求和问题,必须通过“分割、近似、求和、求极限”四个步骤完成,它表示了一个与积分变量无关的常量。
牛顿—莱布尼兹公式揭示了定积分与原函数的关系,提供了解决定积分的一般方法。
要求解定积分,首先要找到被积函数的原函数,而求原函数是不定积分的内容,由此,大家也可以进一步体会上一章内容的重要性。
被积函数在积分区间有界是可积的必要条件,在积分区间连续是可积的充分条件。
定积分具有线性性质、比较性质以及中值定理等,这些性质在定积分的计算和理论研究上具有重要意义,希望大家认真领会。
二、定积分的计算定积分的计算主要依靠牛顿—莱布尼兹公式进行。
在被积函数连续的前提下,要计算定积分一般需要先计算不定积分(因而不定积分的计算方法在定积分的计算中仍然适用),找出被积函数的原函数,但在具体计算时,定积分又有它自身的特点。
定积分计算的特点来自于定积分的性质,来自于被积函数在积分区间上的函数特性,因此有时定积分的计算比不定积分更简洁。
尽管定积分在求原函数的指导思想上与不定积分没有差别,但实际上它们又不完全一样。
例如用换元法来计算定积分⎰22cos sin πxdx x ,如果计算过程中出现了新的变元:x u sin =,则上下限应同时相应改变,微分同样如此,即⎰202cos sin πxdx x x u sin =313110312==⎰u du u 。
可以看出,在进行换元时的同时改变了积分的上下限,这样就无须象不定积分那样回代了。
但如果计算过程中不采用新变元,则无需换限,即=⎰202cos sin πxdx x 31sin 31sin sin 203202==⎰ππx x xd 。
在前一种方法(也称为定积分的第二换元法)中,一定要注意三个相应的变换:积分上、下限、微分,否则必然出现错误。
后一种方法(定积分的第一换元法)可以解决一些相对简单的积分,实际上是换元的过程可以利用凑微分来替代,由于没有出现新的变元,因而也就无须改变积分上下限及微分。