微积分基本公式 在上一节我们已经看到,直接用定义计算定积分是十分繁难的,因此我们期望寻求一种计算定积分的简便而又一般的方法。我们将会发现定积分与不定积分之间有着十分密切的联系,从而可以利用不定积分来计算定积分。
一、问题的提出 变速直线运动中位置函数与速度函数的联系 变速直线运动中路程为 另一方面这段路程可表示为
二、积分上限函数及其导数 考察定积分 记 积分上限函数
积分上限函数的性质 证
由积分中值定理得
注 此定理表明连续函数取变上限定积分再对 上限自变量 x 求导,其结果就等于被积 函数在上限自变量 x 处的函数值 若上限不是 x 而是 x 的函数 a(x), 则求导时必须按复合函数的求导法则进行 一般情况
证 例1 求 [分析]:这是 型不定式,应用洛必达法则. 解
证
证 令
定理2(原函数存在定理) 定理的重要意义: (1)肯定了连续函数的原函数是存在的. (2)初步揭示了积分学中的定积分与原函数之间的联系.
三、Newton-Leibniz公式 前述变速直线运动的路程问题表明:定积分的值等于被积函数的一个原函数在时间区间上的增量,这个事实启发我们去考察一般的情况,得到肯定的回答。这就是微积分基本公式。 定理 3(微积分基本公式)
证 令 令 牛顿—莱布尼茨公式
注 微积分基本公式表明: (2) N-L公式揭示了积分学两类基本问题——不定积分与定积分两者之间的内在联系 (3)求定积分问题转化为求原函数的问题. (4) 为定积分的计算提供了一个普遍、有效而又简便的方法,使得定积分的计算大为简化。 注意
例4 求 解 原式 例5 设 , 求 . 解
例6 求 解 由图形可知
例7 求 解 解 面积
四、小结 注意 使用公式的条件(1)被积函数 f(x) 连续 1.积分上限函数 2.积分上限函数的导数 3.微积分基本公式 牛顿-莱布尼茨公式沟通了微分学与积分学之间的关系.称之为微积分基本公式。 注意 使用公式的条件(1)被积函数 f(x) 连续 (2)F(x)是 f(x) 在 该区间上的任一原函数
思考题
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练 习 题
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