定积分的概念

  • 格式:doc
  • 大小:403.47 KB
  • 文档页数:5

定积分的概念1.定积分的概念 一般地,设函数()f x 在区间[,]a b 上连续,用分点0121i i n a x x x x x x b -=<<<<<<<=将区间[,]a b 等分成n 个小区间,每个小区间长度为x ∆(b ax n-∆=),在每个小区间[]1,i i x x -上取一点()1,2,,i i n ξ=,作和式:11()()nnn i i i i b aS f x f nξξ==-=∆=∑∑如果x ∆无限接近于0(亦即n →+∞)时,上述和式n S 无限趋近于常数S ,那么称该常数S 为函数()f x 在区间[,]a b 上的定积分。

记为:()baS f x dx =⎰其中()f x 成为被积函数,x 叫做积分变量,[,]a b 为积分区间,b 积分上限,a 积分下限。

说明:(1)定积分()baf x dx ⎰是一个常数,即n S 无限趋近的常数S (n →+∞时)称为()baf x dx ⎰,而不是n S .(2)用定义求定积分的一般方法是:①分割:n 等分区间[],a b ;②近似代替:取点[]1,i i i x x ξ-∈;③求和:1()ni i b a f n ξ=-∑;④取极限:()1()lim n b i a n i b af x dx f n ξ→∞=-=∑⎰ (3)曲边图形面积:()baS f x dx =⎰;变速运动路程21()t t S v t dt =⎰;变力做功 ()baW F r dr =⎰2.定积分的几何意义从几何上看,如果在区间[],a b 上函数()f x 连续且恒有()0f x ≥,那么定积分()baf x dx ⎰表示由直线,(),0x a x b a b y ==≠=和曲线()y f x =所围成的曲边梯形(如图中的阴影部分)的面积,这就是定积分()baf x dx ⎰的几何意义。

说明:一般情况下,定积分()baf x dx ⎰的几何意义是介于x 轴、函数()f x 的图形以及直线,x a x b ==之间各部分面积的代数和,在x 轴上方的面积取正号,在x 轴下方的面积去负号。

分析:一般的,设被积函数()y f x =,若()y f x =在[,]a b 上可取负值。

考察和式()()()12()i n f x x f x x f x x f x x ∆+∆++∆++∆不妨设1(),(),,()0i i n f x f x f x +<于是和式即为()()()121(){[()][]}i i n f x x f x x f x x f x x f x x -∆+∆++∆--∆++-∆()b af x dx ∴=⎰阴影A 的面积—阴影B 的面积(即x 轴上方面积减x 轴下方的面积)例1 利用几何意义计算下列定积分:(1)ʃ3-39-x 2dx ;(2)ʃ3-1(3x +1)dx.解 (1)在平面上29y x =-表示的几何图形为以原点为圆心以3为半径的上半圆,其面积为S =12·π·32.由定积分的几何意义知⎰-3329x -dx =92π.(2)由直线x =-1,x =3,y =0,以及y = 3x +1所围成的图形,如图所示: ⎰31-(3x +1)dx 表示由直线x =-1,x =3,y =0以及y =3x +1所围成的图形在x 轴上方的面积减去在x 轴下方的面积,∴⎰31-(3x +1)dx=12×(3+13)×(3×3+1)-12(-13+1)×2 =503-23=16.3.定积分的性质根据定积分的定义,不难得出定积分的如下性质: 性质1()bakdx k b a =-⎰;性质2()()()bba a kf x dx k f x dx k =⎰⎰为常数(定积分的线性性质); 性质31212[()()]()()bb ba aaf x f x dx f x dx f x dx ±=±⎰⎰⎰(定积分的线性性质); 性质4()()()()bc baacf x dx f x dx f x dx a c b =+<<⎰⎰⎰其中(定积分对积分区间的可加性)(1)()()ba abf x dx f x dx =-⎰⎰; (2) ()0aaf x dx =⎰;说明:①推广:1212[()()()]()()()bb bbm m aaaaf x f x f x dx f x dx f x dx f x ±±±=±±±⎰⎰⎰⎰②推广:121()()()()kbc c baac c f x dx f x dx f x dx f x dx =+++⎰⎰⎰⎰③性质解释:PCN M BAabOyxy=1yxOba4.已知⎰2πsin xdx =⎰π2πsin xdx =1,⎰2π0x 2dx =π324,求下列定积分:(1)⎰π0sin xdx ;(2)⎰2π0(sin x +3x 2)dx.解 (1)⎰π0sin xdx=⎰2π0sin xdx +⎰π2πsin xdx=2; (2) ⎰2π0(sin x +3x 2)dx =⎰2π0sin xdx +3⎰2π0x 2dx=1+π38.(四).课堂练习 计算下列定积分性质1 性质4AMNB AMPC CPNB S S S =+曲边梯形曲边梯形曲边梯形1.50(24)x dx -⎰ 5 2.11x dx -⎰1三)能力提高练习1. 一物体沿直线运动,其速度v (t )=t ,这个物体在t =0到t =1这段时间所走的路程为( ) A.13B.12C .1D.322.定积分dx ⎰-313等于( ) A .-6 B .6 C .-3D .33.已知56)(31=⎰dx x f ,则( )A.28)(21=⎰dx x f B.28)(32=⎰dx x fC.56)(221=⎰dx x f D.56)()(3221=+⎰⎰x f dx x f4.已知f (x )为偶函数且8)(6=⎰dx x f ,则dx x f ⎰-66)(等于( )A .0B .4C .8D .165.设f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2(x ≥0),2x(x <0),则dx x f ⎰-11)(的值是( )6. 定积分dx x⎰22的值等于( ) A .1 B .2 C . 3D .47. 下列等于1的积分是( ) A .dx x ⎰10 B .dx x ⎰+1)1( C .dx ⎰101 D .dx ⎰10218. 2224x dx -⎰-的值是( ) A .2πB .πC .2πD .4π9.(2011·宁夏银川一中月考)求曲线y =x 2与y =x 所围成图形的面积,其中正确的是( ) A .dx x x s ⎰-=1)(2 B .dx x x s ⎰-=102)( C .dy y y s ⎰-=1)(2D .dy y y s ⎰-=1)(10.求由1,2,===y x e y x 围成的曲边梯形的面积时,若选择x 为积分变量,则积分区间为( )A .[0,2e ]B .[0,2]C .[1,2]D .[0,1]11.用定积分表示下列阴影部分的面积(不要求计算)(1)S 1=_______(如图1);图1(2)S 2=_______(如图2).图212.利用定积分表示图中四个图形的面积x O a y = x 2 (1)0) x O 2 –1 y = x 2 (2)y yy =(x -1)2 -1O x–1 2(3)xab O y=1 111(4)yy。