定积分和微积分基本定理知识梳理

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定积分和微积分基本定理 【考纲要求】 1.了解定积分的实际背景,了解定积分的基本思想,了解定积分的概念及其基本定理。 2.正确计算定积分,利用定积分求面积。

【知识网络】

【考点梳理】 要点一、定积分的概念 定积分的定义:如果函数()fx在区间[,]ab上连续,用分点011iinaxxxxxb将

区间[,]ab等分成n个小区间,在每个小区间1[,]iixx上任取一点(1,2,,)iin,作和式

11()()nnniiiibaIfxfn,当n时,上述和式无限接近某个常数,这个常数叫做函数()fx在

区间[,]ab上的定积分.记作()bafxdx,即()bafxdx=1lim()ninibafn,这里,a与b分别叫做积分下限与积分上限,区间[,]ab叫做积分区间,函数()fx叫做被积函数,x叫做积分变量,()fxdx叫做被积式. 要点诠释: (1)定积分的值是一个常数,可正、可负、可为零; (2)用定义求定积分的四个基本步骤:①分割;②近似代替;③求和;④取极限. 要点二、定积分的性质

(1)()()bbaakfxdxkfxdx(k为常数),

(2)1212()()()()bbbaaafxfxdxfxdxfxdx, (3)()()()bcbaacfxdxfxdxfxdx(其中bca), (4)利用函数的奇偶性求积分: 若函数()yfx在区间,bb上是奇函数,则()0bbfxdx;

若函数()yfx在区间,bb上是偶函数,则0()2()bbbfxdxfxdx.

定积分的概念定积分的性质

微积分基本定理

定积分的几何意义及应用要点三、微积分基本定理 如果'()()Fxfx,且)(xf在ba,上连续,则()()()bafxdxFbFa,其中()Fx叫做)(xf的一

个原函数.由于()'(),Fxcfx()Fxc也是)(xf的原函数,其中c为常数. 一般地,原函数在ba,上的改变量)()(aFbF简记作()baFx.因此,微积分基本定理可以写成形式:()()()()bbaafxdxFxFbFa.

要点诠释: 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.由此,求导运算与求原函数运算互为逆运算. 要点四、定积分的几何意义

设函数)(xf在区间ba,上连续.

在ba,上,当0)(xf时,定积分badxxf)(在几何上表示由曲线)(xfy以及直线bxax,与x轴围成的曲边梯形的面积;如图(1)所示.

在ba,上,当0)(xf时,由曲线)(xfy以及直线bxax,与x轴围成的曲边梯形位于x轴下方,定积分badxxf)(在几何上表示上述曲边梯形面积的负值; 在ba,上,当)(xf既取正值又取负值时,定积分badxxf)(的几何意义是曲线)(xfy,两条直线bxax,与x轴所围成的各部分面积的代数和. 在x轴上方的面积积分时取正号,在x轴下方的面积积

分时,取负号.如图(2)所示.

要点五、应用 (一)应用定积分求曲边梯形的面积 1. 如图,由三条直线xa,xb()ab,x轴(即直线()0ygx)及一条曲线()yfx (()0fx)围成的曲边梯形的面积:()[()()]bbaaSfxdxfxgxdx;

2. 如图,由三条直线xa,xb()ab,x轴(即直线()0ygx)及一条曲线()yfx (0)(xf)围成的曲边梯形的面积:()()[()()]bbbaaaSfxdxfxdxgxfxdx;

3. 如图,由曲线11()yfx22()yfx12()()0fxfx及直线xa,xb()ab围成图形的面积公式为:1212[()()]()()bbbaaaSfxdxfxfxdxfxdx.

4.利用定积分求平面图形面积的步骤: (1)画出草图,在直角坐标系中画出曲线或直线的大致图像; (2)借助图形确定出被积函数,求出交点坐标,确定积分的上、下限; (3)写出定积分表达式; (4)求出平面图形的面积. (二)利用定积分解决物理问题 ①变速直线运动的路程

作变速直线运动的物体所经过的路程S,等于其速度函数()(()0)vvtvt在时间区间[,]ab上的定

积分,即()baSvtdt. ②变力作功 物体在变力()Fx的作用下做直线运动,并且物体沿着与()Fx相同的方向从xa移动到

xb()ab,那么变力()Fx所作的功W()baFxdx.

【典型例题】 类型一:运用微积分定理求定积分 例1. 运用微积分定理求定积分 (1)0)cos(sindxxx; (2)dxxxx212)1(; (3)0)(cosdxexx. 【解析】(1)∵(cossin)sincosxxxx, ∴00(sincos)(cossin)2xxdxxx;

(2)∵2321(ln)23xxxxxx, ∴232221115()(ln)ln2236xxxxdxxx. (3)∵(sin)cosxxxexe, ∴001(cos)(sin)1xxxedxxee; 【总结升华】求定积分最常用的方法是微积分基本定理,其关键是找出使得()()Fxfx的原函数()Fx。通常我们可以运用基本函数的求导公式和四则运算法则从反方向求()Fx,即利用求导函数与求原

函数互为逆运算。 举一反三: 【变式】计算下列定积分的值:

(1)dxxx20)sin(, (2)180(8)xxdx

【解析】(1)2222001(sin)(cos)128xxdxxx (2)91801871(8)()0ln893ln29xxxxdx 【高清课堂:定积分和微积分基本定理394577 典型例题四】 例2.求201sin2xdx 【解析】 2222

00

242004

4204

420

4

1sin2sin2sincossincossincossincos(cossin)(sincos)(sincos)(cossin)2112222xdxxcosxxxdxxxdxxxdxxxdxxxdxxxdxxxxx



【总结升华】化简被积函数是积分的前提,直到最简为止. 举一反三: 【变式】计算下列定积分的值.

(1)31[(4)]xxdx; (2)231(1)xdx; (3)2211()xdxx;

【解析】(1)332233111120[(4)](4)(2)33xxdxxxdxxx, (2)223324322111131(1)(331)()424xdxxxxdxxxxx.

(3)222221111117()(2)(2ln)|ln222xdxxdxxxxxx. 例3.求定积分 3,[0,1](),[1,2]2,[2,3]xxxfxxxx







,求函数)(xf在区间3,0上的积分;

【解析】 31230012()()()()fxdxfxdxfxdxfxdx12330122xxdxxdxdx

3421232201243ln2xxx 5442123ln2.

【总结升华】当被积式为分段函数时,应分段积分。 举一反三:

【变式】求定积分:301xdx;

【解析】301xdx=101xdx+311xdx 2 2 0

= 10(1)xdx+31(1)xdx =21230111()|()|22xxxx =15222 类型二:利用定积分的几何定义 例4. (2016 河南商丘模拟)求定积分:2204xdx;

【解析】设24yx,则224xy(0,02)yx表示41个圆, 由定积分的概念可知,所求积分就是41圆的面积, 所以2201444xdx 举一反三: 【变式】求定积分:22016xdx

【解析】设216yx,则2216xy(0,02)yx表示如图的曲边形, 其面积2233SSS扇形, 故220216233xdx. 类型三:利用定积分求平面图形面积 例5.(2015 山东淄博一模)如图所示,曲线y=x2-1,x=2,x=0,y=0围成的

阴影部分的面积为( )

A.2120xdx

B. 2120xdx C. 2120xdx D. 12221110xdxxdx 【答案】A 【解析】 由曲线y=|x2-1|的对称性,所求阴影部分的面积与如下图形的

面积相等,即2120xdx,选A.