高数同济51定积分概念与性质.ppt

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1、5.1 定积分概念与性质,一、定积分问题举例,二、定积分定义,三、定积分的性质,上页,下页,结束,返回,首页,一、定积分问题举例,曲边梯形 设函数yf(x)在区间a,b上非负、连续.由直线xa、xb、y0及曲线yf(x)所围成的图形称为曲边梯形,其中曲线弧称为曲边.,1.曲边梯形的面积,下页,如何求面积?,观察与思考,在曲边梯形内摆满小的矩形,当小矩形的宽度减少时,小矩形面积之和与曲边梯形面积之间的误差将如何变化?,近似值？,下页,精确值？,求曲边梯形的面积,(1)分割:,ax0 x1 x2 xn1 xn b,Dxi=xi-xi1;,小曲边梯形的面积近似为f(xi)Dxi(xi1xixi);,

2、(2)近似代替:,(4)取极限:,设maxDx1,Dx2,Dxn,曲边梯形的面积为,(3)求和:曲边梯形的面积近似为;,下页,积分的辩证法:,量变,质变,2.变速直线运动的路程,已知物体直线运动的速度vv(t)是时间 t 的连续函数,且v(t)0,计算物体在时间段T1,T2内所经过的路程S.,(1)分割:,(2)近似代替:,(3)求和:,(4)取极限:,首页,T1t0t1t2 tn1tnT2,Dtititi1;,DSiv(i)Dti(ti1 iti);,记maxDt1,Dt2,Dtn,二、定积分定义,1.定积分的定义,在小区间xi1,xi上任取一点xi(i1,2,n),作和,maxDx1,Dx

3、2,Dxn;,记Dxi=xi-xi1(i1,2,n),ax0 x1x2 xn1xnb;,在区间a,b内插入分点:,设函数f(x)在区间a,b上有界.,即,下页,1.定积分的定义,二、定积分定义,说明：(1)定积分的值只与被积函数及积分区间有关,而与积分变量的记法无关,即,下页,1.定积分的定义,二、定积分定义,说明：(2)定积分是一种特殊的和式（黎曼和）的极限，其结果是一个数值.,下页,(3)对区间任意分,i在小区间内任意取,和式的极限总存在.,2.函数的可积性 如果函数f(x)在区间a,b上的定积分存在,则称f(x)在区间a,b上可积.,定理1 如果函数f(x)在区间a,b上连续,则函数f(

4、x)在区间a,b上可积.定理2 如果函数f(x)在区间a,b上有界,且只有有限个间断点,则函数f(x)在区间a,b上可积.,1.定积分的定义,二、定积分定义,下页,利用定义计算定积分,解 把区间0,1分成n等份,例1,下页,区间端点,小区间长,利用定义计算定积分,解,例1,下页,思考:如何三等分正方形?,当f(x)0时,f(x)在a,b上的定积分表示由曲线yf(x)、直线xa、xb与x轴所围成的曲边梯形的面积.,当f(x)0时,f(x)在a,b上的定积分表示曲边梯形面积的负值.,这是因为,下页,3.定积分的几何意义,一般地,f(x)在a,b上的定积分表示介于x轴、曲线yf(x)及直线xa、xb

5、之间的各部分面积的代数和.,当f(x)0时,f(x)在a,b上的定积分表示由曲线yf(x)、直线xa、xb与x轴所围成的曲边梯形的面积.,当f(x)0时,f(x)在a,b上的定积分表示曲边梯形面积的负值.,下页,3.定积分的几何意义,利用几何意义求定积分,解 作对应的曲边梯形的面积.,对应的曲边梯形是一个直角三角形,例2,所以,例3 利用定积分的几何意义求定积分,解,上半圆的面积（如图），即,从几何意义上看，该定积分为以R为半径的,利用几何意义求定积分,例3 将和式极限：,表示成定积分.,解,原式,三、定积分的性质,两点规定,这是因为,性质1,首页,三、定积分的性质,性质1,性质2,性质3,注

6、：值得注意的是不论a b c的相对位置如何上式总成立,下页,三、定积分的性质,性质1,性质2,性质3,性质4,下页,推论1,如果在区间a b上 f(x)g(x)则,这是因为g(x)f(x)0 从而,所以,如果在区间a b上 f(x)0 则,性质5,下页,这是因为|f(x)|f(x)|f(x)|,所以,推论1,如果在区间a b上 f(x)g(x)则,如果在区间a b上 f(x)0 则,性质5,推论2,下页,推论1,如果在区间a b上 f(x)g(x)则,如果在区间a b上 f(x)0 则,性质5,推论2,性质6,设M及m分别是函数f(x)在区间a b上的最大值及最小值 则,下页,例4.试证:,证:设,即,故,即,如果函数f(x)在闭区间a b上连续 则在积分区间a b上至少存在一个点x 使下式成立,这是因为,由性质6,性质7(定积分中值定理),积分中值公式,由介值定理,至少存在一点xa,b,使,两端乘以ba即得积分中值公式.,结束,内容小结,1.定积分的定义,乘积和式的极限,2.定积分的性质,3.积分中值定理,连续函数在区间上的平均值公式,思考与练习,1.用定积分表示下述极限:,解:,或,解,