高等数学(第五版)课件 陈如邦 第五章 定积分.pptx

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第五章定积分第一节定积分的概念与性质

?实例1(求曲边梯形的面积)一、问题的提出

abxyoabxyo用矩形面积近似取代曲边梯形面积显然,小矩形越多,矩形总面积越接近曲边梯形面积.(四个小矩形)(九个小矩形)

?

?????????第一步:分割?任意引入分点??称为区间的一个分法T

第二步:取近似?????

?????????第三步:求和????

?????????第四步:取极限??

思路:把整段时间分割成若干小段,每小段上速度看作不变,求出各小段的路程再相加,便得到路程的近似值,最后通过对时间的无限细分过程求得路程的精确值.?实例2(求变速直线运动的路程)

(1)分割???部分路程值某时刻的速度(3)求和?(4)取极限??路程的精确值(2)取近似

上述两个问题的共性:解决问题的方法步骤相同:“大化小,常代变,近似和,取极限”所求量极限结构式相同:特殊乘积和式的极限

二、定积分的定义?

?被积函数积分变量被积表达式积分上限积分下限积分和

注意关于定积分定义的说明:???

??曲边梯形的面积??曲边梯形的面积的负值??????????各部分面积的代数和三、定积分的几何意义

??

定积分的性质以下性质都是要求被积函数在相应的积分区间上是可积的.?性质1可以推广到有限个可积函数作和或者作差的情况.??

?证

????

??

??

??

?????????

例2比较下列各对定积分值的大小.???

??

第五章定积分第二节微积分基本公式

从定积分的定义可以看出,直接用定义计算定积分的值,尽管被积函数很简单,也是一件十分困难的事,有些定积分几乎不可能用定义来计算,所以,需要找到简便而有效的计算方法。17世纪60~70年代,牛顿与莱布尼茨他们各自独立地将定积分计算问题与原函数联系起来,从而使定积分的计算变得简捷、方便,也推动了数学的发展,这就是牛顿—莱布尼茨公式或称微积分基本公式。

xybaxOy=f(x)Φ(x)Φ(x)?一、变上限积分

?将其称为变上限积分或积分上限函数。?

??证明:???

由积分中值定理得???????

变限积分求导公式???????

???

?例1?例2??例3?????

例4??????洛必达法则例5解??

?这种积分与原函数的关系在一定条件下具有普遍性.引例:在变速直线运动中,已知位置函数s(t)与速度函数v(t)之间有关系??这里s(t)是v(t)的原函数二、牛顿–莱布尼兹公式去掉问题的实际意义,上式表明,连续函数在闭区间上的定积分等于它的一个原函数在积分上限的函数值与积分下限函数值的差(即被积函数的原函数的增量)

牛顿–莱布尼兹公式?定理2?称此公式为牛顿—莱布尼兹公式,也称为微积分基本公式。这个公式揭示了定积分与原函数之间的内在关系,同时为我们计算定积分提供了一个简便而有效的方法。?

证:?????记作?公式的核心思想:如果能够找到被积函数的一个原函数,则定积分的值即为原函数在积分区间上的增量。?

例6求下列定积分.?解??

?说明:若被积函数是分段函数,当分段点在积分区间内时,计算定积分要用定积分对区间的可加性将定积分拆开。??????

?解:???????

例8下列做法是否有问题?强调:在利用牛顿—莱布尼茨公式的时候,验证定理条件是否满足是必要的!??解

第五章定积分第三节定积分的计算

一、定积分的换元积分法?【引例分析】根据牛顿—莱布尼兹公式,要计算该定积分,必须先求被积函数的一个原函数,??计算过程是先求原函数,再使用牛顿—莱布尼兹公式,显得较为复杂。

再看下面的计算过程:从结果上看是一样的,但计算过程显得更简捷。?

?【引例分析】被积函数是无理式,无法直接计算,可采用下面的办法来解决:????

定积分的换元积分法????上述等式称为定积分的换元公式。

说明:(1)从左到右应用该公式时,相当于不定积分的第二换元法(如引例2),使用时要引入新的变量,同时切记:换元必换限。换限时原上限对新上限,原下限对新下限,换元后变量不用回代。(2)从右到左应用该公式时,相当于不定积分的第一换元法(如引例1),使用时不引入新的变量,因而积分的上、下限不变,只要求出被积函数的一个原函数,直接使用牛顿—莱布尼兹公式。

例1?????????

??????????例1?

?????

例3求下列定积分?解??

解??例3求下列定积分?

解??例3求下列定积分?

规律???

利用函数的对称性,有时可简化计算.???

证:由定积分的区间可加性,得???将式(2)代入式(1),得??结论:??

二、定积分的分部积分法??该公式称为定积分的分部积分公式。对于由两个不同函数组成的被积函数,因其不便于进行换元,可以考虑使用分部积分法。其原理是对导数

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