定积分笔记
1. 定义
若函数 f(x) 在区间 [a,b] 上连续,
积分点 a=x0<x1<⋯<xi−1<xi<⋯<xn=b 将 [a,b] 等分为 n 个区间。
在每个小区间 [xi−1,xi] 上任取一点 ξi(i=1,⋯,n),
作积分和:
i=1∑nf(ξi)Δxi
当 n→+∞ 时,和式无限接近于某个常数,
这个常数就叫作 f(x) 在 [a,b] 上的定积分。
Tips:
- a:积分下限
- b:积分上限
- [a,b]:积分区间
- f(x):被积函数
- x:积分变量
- f(x)dx:被积表达式
2. 定义法求积分步骤
-
分步:将区间 [a,b] n 等分
-
近似代替:取点 ξi∈[xi−1,xi]
-
求和:
i=1∑nf(ξi)⋅nb−a
-
取极限:
∫abf(x)dx=n→+∞limi=1∑nf(ξi)nb−a
3. 性质
-
∫abkf(x)dx=k∫abf(x)dx
-
∫ab[f(x)+g(x)]dx=∫abf(x)dx+∫abg(x)dx
-
∫abf(x)dx=∫acf(x)dx+∫cbf(x)dx(a<c<b)
4. 微积分基本定理(牛顿-莱布尼茨公式)
若 f(x) 在区间 [a,b] 上连续,且 F′(x)=f(x),则
∫abf(x)dx=F(x)ab=F(b)−F(a)
5. 定积分在几何方面的应用
1) 连续函数
一般地,若函数 y=f(x) 在某个区间上的图象为一条连续不断的曲线,则 f(x) 为该区间上的连续函数。
2) 曲边梯形
由 x=a, x=b (a=b), y=0 和曲线 y=f(x) 所围成的图形。
3) 定积分的几何意义
若在 [a,b] 上恒有 f(x)≥0,则
∫abf(x)dx=S(曲边梯形面积)
6. 分段函数的定积分
确定各段 f(x) 的表达式 → 分别进行积分 → 写成和的形式
∫abf(x)dx=∫acf(x)dx+∫cdf(x)dx+⋯+∫mbf(x)dx
7. 常用积分公式
∫abcdx=c(b−a)
∫abxndx=n+11xn+1ab
∫abcosxdx=sinxab
∫absinxdx=−cosxab
∫abx1dx=ln∣x∣ab
∫abexdx=exab
∫abaxdx=lnaaxab
8. 对称区间上的定积分
若 f(x) 在 [−a,a] 上连续,则:
9. 两个重要极限
x→∞lim(1+x1)x=e
x→0limxsinx=1
10. 夹逼定理
若函数 f(x),g(x),h(x) 在 x0 附近满足:
g(x)≤f(x)≤h(x)
且
x→x0limg(x)=x→x0limh(x)=a
则
x→x0limf(x)=a
11. 用定积分求平面图形的步骤
- 画图形,确定范围
- 求交点,确定积分上下限(注意上下限顺序)
- 列积分式
- 计算
12. 用微积分基本定理计算定积分
- 通过被积函数确定原函数
- 运用牛顿-莱布尼茨公式计算
示例:
∫01(−x2+2x)dx=[−31x3+x2]01=(−31+1)−0=32