定积分应用方法总结(经典题型归纳).docx
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一、微积分基本定理(牛顿—莱布尼兹公式)定理 设()f x 在区间[,]a b 上连续,且()F x 是它在该区间上的一个原函数,则有()()()()()()b b a a f x dx F x F b F a f x dx F x C==-=+⎰⎰例1计算121dx x--⎰ 解:2ln 2ln 1ln |||ln 11212-=-==----⎰x dx x例2设1(0)()(0)x x x f x e x -+≥⎧=⎨<⎩ ,求21()f x dx -⎰ 解:202110()()()f x dx f x dx f x dx --=+⎰⎰⎰ 02102210(1)1()|()|32x x e dx x dx e x x e ----=++=-++=+⎰⎰注意:在定积分的计算中,要注意带绝对值的积分和分段函数的积分,按照积分可加性计算。
二、 定积分的计算(一)、凑微分法例3求210x xe dx -⎰ 解 222211001211001(2)2111()()|(1)222x x x x xe dx x e dx e d x e e -----=--=--=-=--⎰⎰⎰ 可见,这种计算方法对应于不定积分的第一类换元积分法,即凑微分法。
(二)、换元积分法------(换元必换限)例4计算30⎰ 解:t =,则 21x t =- 2dx tdt =当0x =时,1t = 当3x =时 2t =;得232011.2t tdt t -=⎰⎰38= 练习: ⎰+411x dx解:令t x =,则tdt dx t x 2,2==,当2,4;1,1====t x t x ,原式=()2211212121112ln(1)2((2ln 3)(1ln 2))2(1ln 3ln 2)321ln 2tdt dt t t t t ⎛⎫=- ⎪++⎝⎭=-+=---=-+⎛⎫=- ⎪⎝⎭⎰⎰例5 若)(x f 在],[a a -上连续,则为奇函数为偶函数)()(,0,)(2)(0x f x f dx x f dx x f a a a⎪⎩⎪⎨⎧=⎰⎰-。
§4.4 定积分在实际中的应用一、液体的静压力在设计水库的闸门、管道的阀门时,常常需要计算油类或者水等液体对它们的静压为,这类问题也可用定积分来计算。
例12 一圆柱形水管半径为1米,若管中装水一半,求水管阀门之所受的静压力解: 取坐标系如图,此时变量x表示水中各点的深度,它们变化区间是[0,1],圆的方程为x2+y2=1。
图5-30由物理知识,对于均匀受压的情况,压强P处处相等,要计算所求的压力,可按公式压力=压强×面积计算,但现在闸门在水中所受的压力是不均匀的,压强随着水深度x的增加而增加,根据物理知识,有P=ωx(吨/米2),W=1吨/米3,因此要计算闸门所受的水压力,不能直接用上述公式,但是,如果将闸门分成几个水平的窄条,由于窄条上各处深度x相差很小,压强P=wx可看成不变。
1 选取深度[x,x+Δx],所受到的压力为ΔF,则ΔF≈wx·2yΔx=wx·2Δx2 dF=wx2dx3 F=∫102wx dx=2w(- (1-x2) 3/2 )|10)==(吨)二、功例13设有一直径为20米的半球形水池,池内贮满水,若要把水抽尽,问至少作多少功。
解本题要计算克服重力所作的功,要将水抽出,池中水至少要升高到池的表面,由此可见对不同深度x的单位质点所需作的功不同,而对同一深度x的单位质点所需作的功相同,因此如图建立坐标系,即oy轴取在水平面上,将原点置于球心处,而ox轴向下(此时x表示深度)这样,半径可看作图x2+y2=100在第一象限中部分绕ox轴旋转而成的旋转体,深度x的变化区间是[0,10]。
图5-31因同一深度的质点升高的高度相同,故计算功时,宜于用平行于水平面的平面截半球成许多小片来计算。
1 选取区间[x,x+Δx]相应的体积ΔV≈πy2Δx=π(100-x2)Δx所以抽出这层水需作的功ΔW≈wπ(100-x2)Δx·x=πwx(100-x2)Δx其中W=1吨/米3是一立方米的水重2 dw=πwx(100-x2)dx3 W=πwx(100-x2)dx=πw x(100-x2)dx=-[(100-x2)2]=×104=2500πW≈7854(吨/米)图5-32假若本题改为把水抽到水池上方10米高的水箱中,需做的功又是多少呢,请读者自己解决一下。
定积分计算方法总结
一、不定积分计算方法
1.凑微分法
2.裂项法
3.变量代换法
4.
5.
6.
7.
8.
二、
1.
2.
3.
三、定积分与极限
1.积和式极限
2.利用积分中值定理或微分中值定理求极限
3.洛必达法则
4.等价无穷小
四、定积分的估值及其不等式的应用
1.不计算积分,比较积分值的大小
1)比较定理:若在同一区间[a,b]上,总有f(x)>=g(x),则
>=dx
2)利用被积函数所满足的不等式比较之
2.
M,
<=M(b-a)
3.具体函数的定积分不等式证法
4.抽象函数的定积分不等式的证法
1)拉格朗日中值定理和导数的有界性
2)积分中值定理
3)常数变易法
4)利用泰勒公式展开法
五、变限积分的导数方法六、。
定积分复习重点定积分的考查频率不是很高,本讲复习主要掌握定积分的概念和几何意义,使用微积分基本定理计算定积分,使用定积分求曲边图形的面积和解决一些简单的物理问题等. 1.定积分的运算性质1212(1)()()().(2)[()()]()().(3)()()()().bbaab bb aaab c baackf x dx k f x dx k f x f x dx f x dx f x dx f x dx f x dx f x dx =±=±=+⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰为常数其中a<c<b2.微积分基本定理如果()f x 是区间[a ,b]上的连续函数,并且'()()F x f x =,那么()()()baf x dx F b F a =-⎰,这个结论叫微积分基本定理,又叫牛顿—莱布尼兹公式。
3.求定积分的方法(1)利用微积分基本定理就定积分 ①对被积分函数,先简化,再求定积分.例如:230(1-2sin)2d πθθ⎰注:322()3x x '=,(-cos )sin x x '=②分段函数,分段求定积分,再求和.(被积函数中带有绝对值符号时,计算的基本思路就是用分段函数表示被积函数,以去掉绝对值符号,然后应用定积分对积分区间的可加性,分段进行计算)1.计算积分⎰---322|32|dx x x解1. 由于在积分区间]3,2[-上,被积函数可表示为⎩⎨⎧≤<-----≤≤---=--.31,)32(,12,32|32|222x x x x x x x x 所以⎰---322|32|dx x x 13)32()32(312122=-----=⎰⎰---dx x x dx x x .(2)利用定积分的几何意义求定积分如定积分12014x dx π-=⎰,其几何意义就是单位圆面积的14。
(课本P60 B 组第一题) (3)利用被积函数的奇偶性a. 若()f x 为奇函数,则()0aa f x dx -=⎰;b. 若()f x 为偶函数,则0()()a aa f x dx f x dx-=⎰⎰2;其中0a >。
积分知识点各种题型归纳方法总结一、定积分题型归纳方法1. 反函数法:当被积函数为两个函数的复合函数时,可以通过反函数换元法将其转化为简单的函数进行积分。
2. 分部积分法:当被积函数是两个函数的乘积时,可以使用分部积分法,通过反复积分求得结果。
3. 有理函数积分法:对于有理函数的积分,可以通过先进行分解为多个分式的和的形式,再逐个进行积分。
4. 三角函数积分法:对于三角函数的积分,可以利用三角函数的积分公式进行求解。
5. 换元积分法:对于特定的被积函数,可以通过合适的换元变量进行换元,使得积分变得更加简单。
二、定积分题型求解步骤1. 确定积分上下限:根据题目给出的条件,确定定积分的上下限。
2. 分析被积函数:仔细分析被积函数的形式和性质,确定可能适用的积分方法。
3. 选择合适的方法:根据被积函数的特点,选择适用的积分方法进行求解。
4. 进行换元或分解:如果需要进行换元或分解,根据题目要求进行相应的代换或分解。
5. 积分求解:根据选择的方法进行积分计算,注意求解过程中的每一步骤,避免计算错误。
6. 确定常数:如果题目中有未知常数,根据给出的条件确定常数的值。
7. 检查结果:对得到的积分结果进行检查,是否符合物理意义或题目要求。
三、不定积分题型归纳方法1. 函数求导法:对于某些函数,可以通过求导反过来求不定积分。
2. 分部积分法:当被积函数是两个函数的乘积时,可以使用分部积分法,通过反复积分求得结果。
3. 有理函数积分法:对于有理函数的积分,可以通过先进行分解为多个分式的和的形式,再逐个进行积分。
4. 三角函数积分法:对于三角函数的积分,可以利用三角函数的积分公式进行求解。
5. 反函数法:当被积函数为两个函数的复合函数时,可以通过反函数换元法将其转化为简单的函数进行积分。
以上是积分知识点各种题型归纳方法的总结,希望能对您的学习和应用有所帮助!。
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定积分复习重点
定积分的考查频率不是很高,本讲复习主要掌握定积分的概念和几何意义,使
用微积分基本定理计算定积分,使用定积分求曲边图形的面积和解决一些简单的物
理问题等.
1. 定积分的运算性质
(1) b
b
kf (x)dx
k f (x)dx(k 为常数 ).
a a
(2) b
b
f 1 ( x)dx
b
2 ( x)dx.
[ f 1 ( x) f 2 ( x)]dx
f a a a
b
c b 其中 a<c<b
(3) f (x)dx
f (x)dx f ( x)dx(
a
a c
2.微积分基本定理
如 果 f ( x) 是 区 间 [a , b] 上 的 连 续 函 数 , 并 且 F '
( x)
f ( x) , 那 么
b
F (a)
f ( x)dx F (b)
a
,这个结论叫微积分基本定理,又叫牛顿—莱布尼兹公式。
3. 求定积分的方法
( 1)利用微积分基本定理就定积分①对被积
分函数 , 先简化 , 再求定积分 .
3
(1-2sin 2
)d
( 2
x 23
) x
(-cos x) sin x 例如: 0 2 注: 3
, ②分段函数 , 分段求定积分 , 再求和 . (被积函数中带有绝对值符号时,计算的基本思路就是用分段函数表示被积函数,以去掉绝对值符号,然后应用定积分对积分区间的可加性,分段进行计算)
1.计算积分
3
2 2x
3 | dx
| x
2
解 1.
由于在积分区间 [ 2,3] 上,被积函数可表示为
| x
2
2x 3|
x 2
2x 3 , 2 x
1,
( x 2 2x 3) , 1 x
3.
3
2x 3 | dx
1
2x 3) dx
3
2x 3)dx 13 .
所以| x 2
( x 2
(x
2
2
2
1
(2)利用定积分的几何意义求定积分
1
2
dx
1
1 x 如定积分 0
4 ,其几何意义就是单位圆面积的 4 。
(课本 P60 B 组第一题 )
(3) 利用被积函数的奇偶性
a
a.
若
f ( x) 为奇函数,则 f (x)dx
a ;
a
a
b.
若
f ( x)
为偶函数,则
f ( x)dx 2 f (x)dx
;其中
a
0 。
a
2 2( x 3
+5x 5
)dx 0
例题: 1.
第3题)
2
(同步训练 P32
a
a
a
2dx 4a
2.
(x cos x -5sin x 2)dx(x cosx -5sin x)dx
a
a
a
6
8
6
f ( x)dx
3) (2007
f ( x)dx
枣庄模拟 ) 已知 f(x) 为偶函数,且 0
,则
6
等于(B )
A. 0 B.4 C.8 D .16 (同步训练 P30 第 6 题)
4.利用定积分求曲边多边形的面积
在直角坐标系中,要结合具体图形来定:
(1)S
b
f ( x)dx;
a
(2) S
b b
f ( x)dx
f ( x)dx;
a a
(3) S
c b c b f ( x)dx
f (x) dx
f (x)dx
f ( x)dx;
a c
a
c
(4) S
b g( x)] dx
[ f (x)
a
方法总结: 求由两条曲线围成的图形的面积的解题步骤
(1) 画出图形,( 2)求出交点的横坐标.定出积分的上、下限;
(3) 确定被积函数,特别要注意分清被积函数的上、下位置;。
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(4) 写出平面图形面积的定积分的表达式;(5) 运用微积分基本定理计算定积分,求面积.
5. 定积分在物理中的应用
( 1)变速直线运动问题
如果作变速直线运动的物体的速度 v 关于时间 t 的函数是 v v(t ) v(t)
0 ,那
么物体从时刻 t a 到t
b(a b) 所经过的路程为:
b v(t )dt
s
a
( 2)变力做功问题
W
b F ( x)dx
a
巩固练习:
1.由直线 y
0, x e, y
2x 及曲线 y
2
所围成的封闭的图形的面积为 ( )
x
A. 3 2 ln 2
B.
3
C.
2e 2
3 D.e
2.由曲线 y
sin x, y cos x 与直线 x
0, x
所围成的平面图形 ( 图中的阴影部分 ) 的面积
2
是 .
2
2
dx
7.4 x
.
8.曲线 y 2 =x 与 y = x 2 围成的图形的面积为 ______________.
巩固练习答案:
1. B
1
e 2
2
1 e
1
2 3,故选 B.
2xdx
dx x
|0 2ln x |1
1
x
2. 2 2
2
故 S
2 4 (cos x sin x)dx
2 (sin x
cos x) |04 2 (
2
2 1)222
2
2
3. e
1
4.
10
3
S
xdx
( x 2)dx
3
4
2
4
2
3 2 10 .
2
x 2
(
x
2x)
42
4
4
2
3
2
2
3
3
y
1
y=x
,3
3
y= 3
(3,3)
1
(1,1)
y= x
O
x
5. 3
6. 4
ln3
3.在平面直角坐标系 xOy 中,由直线 x 0, x 1, y 0 与曲线 y e x
围成的封闭图形的面积
1 3
1
dx 3 x dx 4 ln 3
则所求区域面积为
S 1
3 是.
3
x
1
4.曲线 y
0, y
x , y x 2 所围成的封闭图形的面积为
.
2
x 2
dx
7.
根据积分的几何意义,由图可得
4
,故填 .
5.由直线 x =- , x = , y = 0 与曲线 y =cosx 所围成的封闭图形的面积为
.
3
3
( 2
x 23
1
6.曲线 xy
1与直线 y x 和 y
3 所围成的平面图形的面积为
_________.
8.
1
S
1
0 ( x
x 2
)dx
1 x 3 ) 1
,故选 A .
3
3
3
3。