牛顿莱布尼茨公式例题
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1.计算下列定积分: ⑴3sin()3x dx πππ+⎰;【解法一】应用牛顿-莱布尼兹公式3sin()3x dx πππ+⎰3sin()()33x d x ππππ=++⎰3cos()3x πππ=-+[cos()cos()]333ππππ=-+-+[cos (cos )]033ππ=----=。
【解法二】应用定积分换元法令3x u π+=,则dx du =,当x 从3π单调变化到π时,u 从23π单调变化到43π,于是有3sin()3x dx πππ+⎰4323sin udu ππ=⎰4323cos uππ=-42[coscos ]33ππ=-- [cos(cos )]033ππ=----=。
⑵132(115)dxx -+⎰;【解法一】应用牛顿-莱布尼兹公式132(115)dx x -+⎰1321(115)(115)5x d x --=++⎰21211(115)52x --=⋅+-22111[]10(1151)(1152)=--+⨯-⨯211(1)1016=--51512=。
【解法二】应用定积分换元法令115x u +=,则15dx du =,当x 从2-单调变化到1时,u 从1单调变化到16,于是有132(115)dxx -+⎰163115u du -=⎰21611152u -=⋅-211(1)1016=--51512=。
⑶32sin cos d πϕϕϕ⎰;【解法一】应用牛顿-莱布尼兹公式320sin cos d πϕϕϕ⎰32cos cos d πϕϕ=-⎰4201cos 4πϕ=-441[cos cos 0]42π=--1[01]4=--14=。
【解法二】应用定积分换元法令cos u ϕ=,则sin d du ϕϕ-=,当ϕ从0单调变化到2π时,u 从1单调变化到0,于是有320sin cos d πϕϕϕ⎰031u du =-⎰130u du =⎰4114u =14=。
⑷30(1sin )d πθθ-⎰;【解】被积式为3(1sin )d θθ-,不属于三角函数的基本可积形式,须进行变换。
微积分牛顿莱布尼茨公式牛顿-莱布尼茨公式是微积分中的基本定理之一,也称为微积分基本定理或者牛莱公式。
该公式是微积分的重要工具,用于求解定积分和微分方程等问题。
下面我将为您详细介绍和解释这一公式。
牛顿-莱布尼茨公式可以用以下方式表述:设函数f(x)在区间[a,b]上连续且可导(即f'(x)存在),则该函数在[a,b]上的定积分可以被表示为:∫[a to b] f'(x) dx = f(b) - f(a)其中,∫ 符号表示积分,[a to b] 表示积分的区间,f'(x) 表示函数 f(x) 的导数。
该公式的物理含义是:函数曲线下方的面积等于函数在区间[a,b]上的两个端点所对应的函数值之差。
让我们来看一个具体的例子来理解牛顿-莱布尼茨公式的应用。
假设有一个函数 f(x) = 2x,在区间 [1, 3] 上。
我们可以求这个函数在该区间上的定积分,即∫[1 to 3] f'(x) dx。
首先,我们需要求出函数f'(x),即函数f(x)的导数。
对于f(x)=2x,它的导数f'(x)=2接下来,我们将导数 f'(x) 代入定积分公式,得到∫[1 to 3] 2 dx。
将上限 3 和下限 1 代入函数 f(x) = 2x,得到 f(3) = 2 * 3 = 6和 f(1) = 2 * 1 = 2然后,我们将 f(3) - f(1) 代入定积分公式,得到∫[1 to 3] 2dx = 6 - 2 = 4所以,函数f(x)=2x在区间[1,3]上的定积分是4这个例子展示了牛顿-莱布尼茨公式的应用。
通过求解函数的导数,并将导数代入定积分公式,可以得到函数在给定区间上的定积分值。
当对复杂函数进行定积分时,牛顿-莱布尼茨公式可以极大地简化计算。
我们可以通过求函数的导数来得到原函数,然后将原函数代入定积分公式来求解定积分。
这种方法比直接计算定积分更加方便且高效。
需要注意的是,牛顿-莱布尼茨公式只适用于连续可导的函数。
牛顿莱布尼茨公式算面积牛顿-莱布尼茨公式(Newton-Leibniz Formula),也称为牛顿-莱布尼茨定理,是微积分的基本定理之一。
该公式表述了定积分和原函数之间的关系,提供了一种通过求导和积分相互转换的方法。
牛顿-莱布尼茨公式的表述如下:设f(x)在区间[a,b]上连续,F(x)是其在该区间上的一个原函数,则:∫a^b f(x) dx = F(b) - F(a)其中,∫a^b f(x) dx表示f(x)在[a,b]上的定积分,F(x)表示f(x)的一个原函数。
这个公式的直接意义可以理解为:如果我们知道了一个函数的一个原函数,那么我们就可以通过计算其在两个点的值之差,求出它在这两个点之间的定积分。
牛顿-莱布尼茨公式的应用非常广泛,其中一个典型的例子就是用它求解曲线的面积。
以y = f(x)为例,我们可以通过对该曲线上两个点(a, f(a))和(b, f(b))之间的面积进行积分来计算曲线的面积。
具体来说,我们首先需要求出曲线的一个原函数F(x),然后使用牛顿-莱布尼茨公式来计算该曲线在[a,b]区间内的面积:S = ∫a^b y dx= ∫a^b f(x) dx= F(b) - F(a)其中S表示曲线在[a,b]区间内的面积,y表示曲线在x轴上的投影长度。
需要注意的是,当函数y = f(x)在[a,b]区间内有负值时,我们需要计算的面积实际上是曲线上方与x轴之间的面积,而非曲线下方与x轴之间的面积。
此时,我们需要对f(x)取绝对值,然后再进行计算。
值得一提的是,牛顿-莱布尼茨公式还可以推广到多维积分上。
具体来说,在三维空间中,如果我们知道了一个函数f(x,y,z)的一个原函数F(x,y,z),那么我们就可以通过计算其在一个三维区域内的值之差,求出该函数在该区域内的三重积分值。
这个公式的应用非常广泛,例如在物理学和工程学中经常用于计算物体的体积、质心、惯性矩等等。
总之,牛顿-莱布尼茨公式是微积分的基本工具之一,它在解决各种数学和物理问题中都起到了非常重要的作用。
考点、牛顿—莱布尼茨公式(N —L 公式)
定理:设函数在区间上连续,为的一个原函数,则. 该公式揭示了定积分与不定积分的内在联系,即定积分之值等于被积函数的任一原函数在积分区间上的增量,同时给出了计算定积分的一种简便方法:当被积函数的原函数可以求出时,计算定积分时只要将积分上限和下限分别代入所求出的原函数,取其差值即可。
(1)
=
(2)
= 注:利用N —L 公式,要满足定理中的条件:在上连续,且的原函数等表示出来。
N —L 公式是计算定积分常用且简便的方法。
真题2017:定积分3221d x x ⎰= 解析:21x 在[2,3]上联系,满足牛顿-莱布尼茨公式,6
1213113
2=+-=-x 真题2017:下列积分可以用牛顿-莱布尼茨公式进行计算的是
A. 20d x xe x ⎰
B.201d 1x x -⎰
C.11d ln e e x x x ⎰
D.1211d 1x x --⎰ 解析:满足
函数在区间上连续,才可以用牛顿-莱布尼茨公式,只有
A 在[a,b]上连续,答案选A 。
真题2017:定积分1
0(2)d 2x k x +=⎰,则k 的值是 A.0 B.1 C.-1 D.2 解析:可知2x+k 在【0,1】上连续,满足牛顿莱布尼茨公式,故211
02=+=+k kx x ,
k=1,答案选B
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f x [],a b ()F x ()f x ()()()()
b b
a a f x dx F x F
b F a ==-⎰()f x [],a b ()f x ()f x [],a b。
牛顿―莱布尼茨公式试题
牛顿-莱布尼茨公式是数学中有关重力场的基本公式。
这个公式表明:两个物体之间的相互作用力(即引力)是双方质量的乘积,再乘以一个G常数,再除以两物体之间的距离的平方而得到的。
牛顿—莱布尼茨公式定义如下:F=Gm1m2/d^2其中,F代表两物体之间的引力,G代表斯密定义的“引力常数”,m1和m2表示两个物体的质量,d表示两个物体间的距离,其中的平方是指d的平方。
牛顿 - 莱布尼茨公式是物理学家艾伦·牛顿和天文学家艾伦·莱布尼茨的贡献,牛顿发现物体之间的引力是相互作用的,而莱布尼茨则推出了关于距离的公式,因此,莱布尼茨将两者结合起来得到了牛顿 - 莱布尼茨公式。
牛顿-莱布尼茨公式既提供了物体间的引力及其强度的表达方式,又为物理学家分析、计算和理解复杂的重力系统提供了便利,也有助于物体力学中的重要问题和研究。
牛顿莱布尼茨公式例题
牛顿-莱布尼茨公式(又称牛莱公式,Leibniz integral rule),是微积分中的重要公式之一。
该公式描述了求导与积分的关系,也称为积分运算中的链式法则。
以下是牛顿-莱布尼茨公式的例题。
例题:计算 $F(x)=\int_{x^2}^{1}\frac{\cos t}{\sqrt{t}}\mathrm{d}t$ 在$x=1$ 处的导数。
解题步骤:
Step 1:根据牛顿-莱布尼茨公式,$F(x)$ 的导数为被积函数 $\frac{\cos t}{\sqrt{t}}$ 在积分区间 $[x^2,1]$ 上的值,乘以 $x$ 的导数 $2x$,即
$F'(x)=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\int_{x^2}^{1}\frac{\cos
t}{\sqrt{t}}\mathrm{d}t=\frac{\cos 1}{\sqrt{1}}\cdot2x-\frac{\cos
x^2}{\sqrt{x^2}}\cdot2x$
Step 2:化简上式,得到
$F'(1)=\cos 1-2\cos 1=-\cos 1$
因此,$F(x)$ 在 $x=1$ 处的导数为 $-\cos 1$。
注:此题需要注意整除问题,即 $\sqrt{t}$ 在该积分中必须作为分母,以避免 $\sqrt{t}$ 在积分下限处为零。