微积分基本定理(一)教学设计北师大版选修2—
2019-2020学年北师大版选修2-2 定积分与微积分基本定理 教案
2019-2020学年北师大版选修2-2 定积分与微积分基本定理 教案1.定积分的定义一般地,如果函数f (x )在区间[a ,b ]上连续,用分点a =x 0<x 1<…<x i -1<x i <…<x n =b ,将区间[a ,b ]等分成n 个小区间,在每个小区间[x i -1,x i ]上任取一点ξi (i =1,2,…,n ),作和式i =1n f (ξi )Δx =i =1nb -a nf (ξi ),当n →∞时,上述和式无限接近某个常数,这个常数叫做函数f (x )在区间[a ,b ]上的定积分,记作⎠⎛ab f (x )d x 。
2.定积分的相关概念在⎠⎛ab f (x )d x 中,a 与b 分别叫做积分下限与积分上限,区间[a ,b ]叫做积分区间,函数f (x )叫做被积函数,x 叫做积分变量,f (x )d x 叫做被积式。
3.定积分的性质(1)⎠⎛a b kf (x )d x =k ⎠⎛ab f (x )d x (k 为常数)。
(2)⎠⎛a b [f 1(x )±f 2(x )]d x =⎠⎛a b f 1(x )d x ±⎠⎛ab f 2(x )d x 。
(3)⎠⎛ab f (x )d x =⎠⎛ac f (x )d x +⎠⎛cb f (x )d x (其中a <c <b )。
4.定积分的几何意义 如图:设阴影部分面积为S 。
(1)S =⎠⎛ab f (x )d x 。
(2)S =-⎠⎛ab f (x )d x 。
(3)S =⎠⎛a c f (x )d x -⎠⎛c b f (x )d x 。
(4)S =⎠⎛ab f (x )d x -⎠⎛ab g (x )d x =⎠⎛ab [f (x )-g (x )]d x 。
5.微积分基本定理如果F ′(x )=f (x ),且f (x )在[a ,b ]上可积,则⎠⎛ab f (x )d x =F (b )-F (a )。
4.2微积分基本定理 教案(高中数学选修2-2 北师大版)
§2 微积分基本定理(教师用书独具)●三维目标1.知识与技能(1)引导学生发现S=S(t)与v=v(t)在[a,b]上的位移的关系,推导出微积分基本定理;(2)简单运用微积分基本定理解答求定积分的问题.2.过程与方法通过对变速直线运动物体位移问题的探究,发现微积分基本定理这一过程,培养学生发现数学规律的思维方法与能力;通过对定理的应用,培养学生独立解决问题的能力,体会用联系的观点认识问题.3.情感、态度与价值观(1)通过对微积分基本定理的探究学习,经历数学的探究活动的过程,体会由特殊到一般再由一般到特殊的认识事物的规律,培养探索精神和创新意识.(2)通过本节的运用和实践,体会导数与定积分的关系,以及数学的应用价值.●重点难点重点:通过探究变速直线运动物体的速度与位移的关系,使学生直观了解微积分基本定理的含义,并能正确运用基本定理计算简单定积分.难点:微积分基本定理的含义.教学时,引导学生分别用物体运动规律S=S(t)和速度函数v=v(t)表示出变速直线运动b 物体在时间段[a,b]上的位移S.然后从导数及定积分两个方面分析S(t)与v(t)的关系及S与⎠⎛a v(t)d t的关系,从而引导学生发现定理,突破难点.通过微积分基本定理求定积分,让学生在应用过程中,更深入地了解定理,以强化重点.(教师用书独具)●教学建议本节内容安排在定积分的概念之后,是对定积分的应用;同时,也是对导数与定积分的关系的探究与延伸.这一过程中,学生既经历了微积分基本定理的发现过程,又直观了解了微积分基本定理的含义.因此本节课宜采取发现式课堂教学模式.即在教师精心设计的问题的引导下,通过学生的作答、交流、探究,发现定理、应用定理.●教学流程创设情境,引出问题:从两个角度求物体走过的路程.⇒引导学生结合导数、定积分的定义求解,通过观察、比较、分析得出规律.⇒通过引导学生回答所提问题,将规律推广,得到定理.⇒运用定理解答例1及其变式训练.⇒通过例2及其互动探究的解答巩固定理,提高性质的运用能力.⇒探究定理的逆向应用,并应用其解决参数的计算问题,完成例3及变式训练.⇒归纳整理,进行课堂小结,整体认识本节所学知识.⇒完成当堂双基达标,巩固所学知识并进行反馈矫正.课标解读1.了解微积分基本定理的含义.(难点) 2.会利用微积分基本定理求函数的定积分.(重点)微积分基本定理1.物体走过的路程S 与时间t 的函数为S (t )=t 2,试求物体从t =1到t =2走过的路程S .【提示】 S =S (2)-S (1)=3.2.求该物体在t 时刻的瞬时速度v (t ),计算v (t )在[1,2]上的定积分并说明其物理意义. 【提示】 v (t )=S ′(t )=2t ,⎠⎛12v (t )d t =3,表示物体从t =1到t =2走过的路程.3.比较1、2中所得的结论,你能发现什么规律?并加以推广. 【提示】 ⎛12v (t )=S (2)-S (1),⎛ab v (t )d t =S (b )-S (a ).定理内容符号表示 作用 如果连续函数f (x )是函数F (x )的导函数,即f (x )=F ′(x ),则有⎠⎛ab f (x )d x =F (b )-F (a ).这个结论叫作微积分基本定理,定理中的式子称为牛顿-莱布尼茨公式.通常称F (x )是f (x )的一个原函数⎠⎛ab f (x )d x =F (x )|b a =F (b )-F (a ) (1)建立了积分与导数间的密切联系(2)提供了计算定积分的一种有效方法利用微积分基本定理求定积分(1)⎠⎛054x d x ;(2)⎠⎛05(x 2-2x )d x ;(3)⎠⎛12(x -1x )d x ;(4)⎠⎛121x2d x .【思路探究】 先确定被积函数的一个原函数,然后利用微积分基本定理求出定积分.【自主解答】 (1)由于2x 2的导函数是4x ,根据微积分基本定理可得⎠⎛054x d x =2x 2|50=2×52-2×02=50.(2)由于13x 3-x 2的导函数是x 2-2x ,根据微积分基本定理可得⎠⎛05(x 2-2x )d x =(13x 3-x 2)|50=(13×53-52)-(13×03-02)=503. (3)由于12x 2-ln x 的导函数是x -1x ,根据微积分基本定理可得⎠⎛12(x -1x )d x =(12x 2-ln x )|21=(12×22-ln 2)-(12×12-ln 1)=32-ln 2. (4)由于-1x 的导函数是1x 2,根据微积分基本定理可得⎠⎛121x2d x =-1x |21=-(12-11)=12.1.本题的关键是寻求函数f (x )的一个原函数F (x ).2.应用微积分基本定理求定积分时,首先要求出被积函数的一个原函数,在求原函数时,通常先估计原函数的类型,然后求导数进行验证,在验证过程中要特别注意符号和系数.求下列定积分的值.(1)⎠⎛01(2x +3)d x ;(2)⎠⎛1-2(1-t 3)d t ;(3)⎠⎛12(t +2)d x ;(4)⎠⎛0-π(cos x +e x )d x . 【解】 (1)∵(x 2+3x )′=2x +3, ∴⎠⎛01(2x +3)d x =(x 2+3x )⎪⎪⎪1=1+3=4. (2)∵(t -t 44)′=1-t 3,∴⎠⎛1-2(1-t 3)d t =(t -t 44)⎪⎪⎪1-2=1-14-[-2-(-2)44]=7-14=274.(3)∵(tx +2x )′=t +2,∴⎠⎛12(t +2)d x =(tx +2x )⎪⎪⎪21=(2t +4)-(t +2)=t +2. (4)⎠⎛0-π(cos x +e x )d x =⎠⎛0-πcos x d x +⎠⎛0-πe x d x=sin x ⎪⎪0-+e x ⎪⎪-=1-1e π.(1)∫π20sin 2 x2d x ;(2)⎠⎛49x (1+x )d x .【思路探究】 化简被积函数→转化为基本函数的积分→求原函数→求定积分 【自主解答】 (1)原式=∫π2012(1-cos x )d x =12∫π20(1-cos x )d x =12∫π201d x -12∫π20cos x d x =x 2|π20-sin x 2|π20 =π-24.(2)原式=⎠⎛49(x +x )d x =⎠⎛49x 12d x +⎠⎛49x d x=23x 32|94+12x 2|94=2716.1.本题(1)(2)中的f (x )较为复杂,直接求其原函数不易,故而先化简f (x )再求定积分. 2.求函数f (x )在某个区间上的定积分,要正确运用导数运算求原函数,另外要灵活运用定积分的性质,这样会使计算简便.将本例(1)中“sin 2x 2”改为“(cos x 2-sin x 2)2”,即求∫π20(cos x 2-sin x2)2d x .【解】 ∫π20(cos x 2-sin x 2)2d x =∫π20(1-sin x )d x=∫π201d x +∫π20(-sin x )d x =π2+cos x |π20=π2+(cos π-cos 0)=π-1.(1)设函数f (x )=ax 2+c (a ≠0),若⎠⎛0=f (x 0),0≤x 0≤1,求x 0的值.(2)已知f (x )是一次函数,其图像过点(3,4),且⎠⎛01f (x )d x=1,求f (x )的解析式. 【思路探究】 (1)先利用微积分基本定理求出定积分⎠⎛01f (x )d x ,然后列出关于x 0的方程,求出x 0的值.(2)设出f (x )的解析式,再根据已知条件列方程组求解. 【自主解答】 (1)因为f (x )=ax 2+c (a ≠0), 且(a3x 3+cx )′=ax 2+c , 所以⎠⎛01f (x )d x =⎠⎛01(ax 2+c )d x =(a 3x 3+cx )|10=a 3+c =ax 20+c , 解得x 0=33或x 0=-33(舍去). (2)依题意设一次函数f (x )的解析式为f (x )=kx +b (k ≠0). ∵函数图像过点(3,4),∴3k +b =4.①∵⎠⎛01f (x )d x =⎠⎛01(kx +b )d x =(k 2x 2+bx )|10=k 2+b ,∴k2+b =1.② 由①②得,k =65,b =25,∴f (x )=65x +25.1.本题利用函数的性质与微积分基本定理转化为方程求解参数.2.利用定积分求参数时,注意方程思想的应用.一般地,首先要弄清楚积分变量和被积函数.当被积函数中含有参数时,必须分清常数和变量,其次要注意积分下限小于积分上限.已知⎠⎛0k(2x -3x 2)d x =0,则k 等于( )A .0B .1C .0或1D .以上都不对【解析】 ∵⎠⎛0k (2x -3x 2)d x =(x 2-x 3)|k0=k 2-k 3, ∴k 2-k 3=0,解得k =1或k =0(舍去),故选B. 【答案】 B数形结合思想在定积分计算中的应用(12分)已知函数f (x )为偶函数,且x ≥0时,f (x )=4x -x 2,求⎠⎛4-4f (x )d x .【思路点拨】 画出f (x )的图像,利用定积分的几何意义求解. 【规范解答】 当x ≥0时,函数y =4x -x 2可化为y 2=4x -x 2, 即(x -2)2+y 2=4(y ≥0).2分它表示以点(2,0)为圆心,2为半径的在x 轴及其上方的圆,4分 其面积为2π,即⎠⎛04f (x )d x =2π.6分又∵f (x )为偶函数,∴f (x )的图像关于y 轴对称, ∴⎠⎛0-4f (x )d x =⎠⎛04f (x )d x .8分∴⎠⎛4-4f (x )d x =⎠⎛0-4f (x )d x +⎠⎛04f (x )d x=2⎠⎛04f (x )d x =4π.12分求函数的定积分一般有两种方法:一是当被积函数的原函数容易求出时,可求出原函数,用微积分基本定理求解;二是当被积函数的原函数不易被求出时,可考虑画出被积函数的图像,用定积分的几何意义求解,有时可结合定积分的运算性质.1.用微积分基本定理求定积分⎠⎛ab f (x )d x ,要将f (x )看作导函数,还原得到其原函数F (x ).2.对于复合函数求定积分,如分段函数、带绝对值函数、复杂的三角函数等,要先运用相关公式化简,再用积分性质分解为常见函数求定积分.1.下列式子正确的是( ) A.⎠⎛ab f(x)d x =f(b)-f(a)B .⎠⎛ab f (x )d x =f (b )-f (a )+c。
4.2.1 微积分基本定理 课件(北师大版选修2-2)
0 ������ ( ������������������������ ������ )������������ -������
=
0 -������
0 -������
������������������ ������������������-
������ ������ ������������ = ������ -1.
3
B.F(x)=x
1
3
C.F(x)=3 x +1
3 2
3
D.F(x)=3 x +c(c 为常数)
3
3
【解析】因为(x )'=3x ,所以 F(x)=x 不正确.
2
1 -1
������|������������等于( C ).
1
A. B. C. D.
-1 1 -1 0 -1 0
������ ������������ ������������������ ������������������ +
【解析】
������ ( 2������-1)������������=6,则 0
2
t=
������
2
3
.
������ ( 2������-1)������������ 0
= (������ -������) =t -t=6,解得
0
t=3(t=-2 舍去).
4
计算定积分:
1 3
1 2 ( ������ -1
微积分基本定理
导.学. 固. 思
1.直观了解并掌握微积分基本定理的含义.
2.会利用微积分基本定理求函数的积分.
导.学. 固. 思
1664年秋,牛顿开始研究微积分问题,他反复阅读笛卡儿《几何学》,对
数学北师大版高中选修2-2微积分基本定理
试题试卷 参考学习一、学习目标1.了解连续函数,原函数的概念. 2.理解微积分基本定理的推导过程. 3.能够利用微积分基本定理求简单的定积分.二、自学导引1、如果函数y =f (x )的图像是不间断的,称函数y =f (x )是( ).A.导函数B.原函数C.连续函数D.分段函数 2、如果)()(x f x F =',函数)(x F y =称为f (x ) 的( )A.导函数B.原函数C.连续函数D.幂函数3、下列函数不是连续函数的为( ) A.2x y = B.xy 2= C.x y sin =D.]0,1(,0]1,0(,10122-∈=∈⎪⎩⎪⎨⎧--=x x x x x y 4、写出下列函数的一个原函数: ①c y =(c 为常数)的一个原函数为:________________.②)1(-≠=ααx y 的一个原函数为:________________.③xy 1=的一个原函数为:________________.④xe y =的一个原函数为:________________.⑤x a y =(10≠>a a 且)的一个原函数为:____________.⑥xy sin =的一个原函数为:________________.⑦xy cos =的一个原函数为:________________.⑧xy 2cos 1=的一个原函数为:________________.5、如果)(x F y =是y =f (x )的原函数,下列函数中不是f (x )的原函数的是( ) A. 2)(+=x F y B. 2)(-=x F y C. )(2x F y =D. c x F y +=)( 6、若物体走过的路程S 是时间t 的函数)(t S S =,走此路程的速度V 是时间t 的函数)(t V V =。
①)(t V 与)(t S 的关系_________.② 与⎰ba dt t V )(表示的意义不符合的选项是( )A. 1S 的面积B. 2S 的面积C.])()()([lim 1100t t V t t V t t V n t ∆++∆+∆-→∆D.)]()([)]()([)]()([1121--++-+-n t S b S t S t S a S t S ③)()(__________)(a S b S dt dt t V b aba ba -===⎰⎰§4.2微积分基本定理7、速度的积分等于____________,线密度的积分是__________.8、微积分基本定理,如果)()(x f x F =',则⎰=badx x f )(( )A.)()(a f b f - B.)()(b F a F - C.)()(a F b F - D.)()(a F b F '-' 三、双基训练 1、计算下列定积分: ①=⎰dx x 212( )A .1 B.2 C.3 D. 4 ②=⎰-dx x 112( )A .0 B.31C.331x D. 32③=⎰-dx x 22cos ππ( )A .1 B.2 C.π D.0 ④=⎰dx e x 10_______________2、若==⎰⎰dx x f A dx x f a b b a )()(,则_________四、典例剖析 例1 求定积分: (1)dx x ⎰103 (2)dx xe ⎰11跟踪训练:求定积分: (1)dx x⎰11 =_________(2)dx xae⎰1=__________ 例2 (1)求定积分dx x ⎰π0cos ,并解释其意义。
高二年级新课程教案数学选修2-2:16微积分基本定理第2课时
的代数和,在 x 轴上方的面积取正号;在 x 轴下方的 面积取负号.
布置 作业
1. P62 习题 1. 6 B 组第 1 题(2)(4) 2. P62 习题 1. 6 B 组第 2 题(2)(4) 3. P62 习题 1. 6 B 组第 3 题
1
xdx
2 x2dx 11.
2
0
1
2
aT
T
6.设 f (x) 为 R 上以 T 为周期的连续函数,证明对任何实数 a ,有 a f (x)dx 0 f (x)dx
证明:∵ f (x) 为 R 上以 T 为周期的连续函数
∴ f (x T ) f (x), x R
设 F '(x) f (x) ,则有 F '(x T ) f (x T )
容易误为 F(x) F(x)
∴ F(x) F(x)
∴
a a
f
(x)dx
F ( x)
a a
F (a)
F (a)
F(a)
F (a)
0
∴原式得证
师:本题从几何直观上是非常容易理解的,但是要使
用微积分基本定理证明,关键是证明奇函数的原函数
是偶函数这个性质.
再次强调运用微积分基本 定理求定积分的关键是求 出原函数 F(x)
f (x) dx
c
f (x)dx
d f (x)dx
b
f (x)dx
a
a
c
d
c
d
b
f (x)dx f (x)dx f (x)dx
a
c
d
例 题 3: 已 知 f (x) 在 a,a 上 连 续 , 若 f (x) 是 奇 函 数 ,
高中数学第4章定积分2微积分基本定理学案北师大版选修2_2
§2 微积分基本定理1.微积分基本定理如果连续函数f (x )是函数F (x )的导函数,即f (x )=F ′(x ),则有⎠⎛abf (x )d x =F (b )-F (a ).2.定积分和曲边梯形面积的关系设曲边梯形在x 轴上方的面积为S 上,x 轴下方的面积为S 下,则(1)(1)当曲边梯形的面积在x 轴上方时,如图(1),则⎠⎛abf (x )d x =S 上.(2)当曲边梯形的面积在x 轴下方时,如图(2),则⎠⎛abf (x )d x =-S 下.(2) (3)(3)当曲边梯形的面积在x 轴上方、x 轴下方均存在时,如图(3),则⎠⎛abf (x )d x =S 上-S 下,若S 上=S 下,则⎠⎛abf (x )d x =0.1.下列定积分的值等于1的是( ) A.⎠⎛01x d xB.⎠⎛01(x +1)d xC.⎠⎛011d xD.⎠⎛0112d x C [选项A ,因为⎝ ⎛⎭⎪⎫x 22′=x ,所以⎠⎛01x d x =x 22⎪⎪⎪1=12; 选项B ,因为⎝ ⎛⎭⎪⎫x22+x ′=x +1,所以⎠⎛01(x +1)d x =⎝ ⎛⎭⎪⎫x22+x ⎪⎪⎪10=32; 选项C ,因为x ′=1,所以⎠⎛011d x =x ⎪⎪⎪1=1;选项D ,因为⎝ ⎛⎭⎪⎫12x ′=12,所以⎠⎛0112d x =12x ⎪⎪⎪10=12.] 2.⎠⎛02π(-sin x )d x 等于( )A .0B .2C .-2D .4A [⎠⎛02π(-sin x )d x =cos x |2π0=cos 2π-cos 0=0.]3.⎠⎛12⎝ ⎛⎭⎪⎫x +1x d x =________.ln 2+32 [根据题意得⎠⎛12⎝ ⎛⎭⎪⎫x +1x d x =⎝⎛⎭⎪⎫ln x +12x 2⎪⎪⎪21=ln 2+2-⎝ ⎛⎭⎪⎫0+12=ln 2+32.](1)⎠⎛12(x 2+2x +3)d x ;(2)⎠⎛-π(cos x -e x )d x ;(3)⎠⎛122x 2+x +1xd x ;(4) ⎠⎜⎛π2sin 2x2d x .思路探究:(1)、(2)先求被积函数的一个原函数F (x ),然后利用微积分基本定理求解;(3)、(4)则需先对被积函数变形,再利用微积分基本定理求解.[解] (1)⎠⎛12(x 2+2x +3)d x=⎠⎛12x 2d x +⎠⎛122x d x +⎠⎛123d x=x 33⎪⎪⎪21+x 2⎪⎪⎪ 21+3x ⎪⎪⎪21=253.(2)⎠⎛-π(cos x -e x)d x =⎠⎛-πcos x d x -⎠⎛-πe xd x=sin x ⎪⎪⎪-π-e x ⎪⎪⎪-π=1eπ-1. (3)2x 2+x +1x=2x +1+1x,而(x 2+x +ln x )′=2x +1+1x.∴⎠⎛122x 2+x +1xd x =(x 2+x +ln x )⎪⎪⎪21=4+ln 2.(4)原式=⎠⎜⎛π212(1-cos x )d x =12⎠⎜⎛π2(1-cos x )d x=12⎠⎜⎛0π21d x -12⎠⎜⎛0π2cos x d x =x2⎪⎪⎪⎪π2-sin x 2⎪⎪⎪⎪π20=π-24.求简单的定积分应注意两点:1.掌握基本函数的导数以及导数的运算法则,正确求解被积函数的原函数,当原函数不易求时,可将被积函数适当变形后再求解;2.精确定位积分区间,分清积分下限与积分上限.1.⎠⎛12x -1x 2d x =________.ln 2-12 [⎠⎛12x -1x 2d x =⎠⎛12⎝ ⎛⎭⎪⎫1x -1x 2d x=⎝ ⎛⎭⎪⎫ln x +1x | 21=⎝⎛⎭⎪⎫ln 2+12-(ln 1+1)=ln 2-12.](1)f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧sin x ,0≤x <π2,1,π2≤x ≤2,x -1,2<x ≤4,求⎠⎛04f (x )d x ;(2)⎠⎛02|x 2-1|d x .思路探究:(1)按f (x )的分段标准,分成⎣⎢⎡⎭⎪⎫0,π2,⎣⎢⎡⎦⎥⎤π2,2,(2,4]三段求定积分,再求和.(2)先去掉绝对值号,化成分段函数,再分段求定积分. [解] (1)⎠⎛04f (x )d x =⎠⎜⎛0π2sin x d x +⎠⎜⎛π221d x +⎠⎛24(x -1)d x =(-cos x )⎪⎪⎪⎪π2+x ⎪⎪⎪⎪2π2+⎝ ⎛⎭⎪⎫12x 2-x ⎪⎪⎪42=1+⎝⎛⎭⎪⎫2-π2+(4-0)=7-π2.(2)⎠⎛02|x 2-1|d x =⎠⎛01(1-x 2)d x +⎠⎛12(x 2-1)d x=⎝ ⎛⎭⎪⎫x -13x 3⎪⎪⎪1+⎝ ⎛⎭⎪⎫13x 3-x ⎪⎪⎪21=2.分段函数的积分问题1.本例(2)中被积函数f (x )含有绝对值号,可先求函数f (x )的零点,结合积分区间,分段求解.2.分段函数在区间[a ,b ]上的定积分可分成n 段定积分和的形式,分段的标准可按照函数的分段标准进行.3.带绝对值号的解析式,可先化为分段函数,然后求解.2.计算定积分:⎠⎛-33(|2x +3|+|3-2x |)d x .[解] 设f (x )=|2x +3|+|3-2x |,x ∈[-3,3],则f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-4x ,-3≤x <-32,6,-32≤x ≤32,4x ,32<x ≤3.所以⎠⎛-33(|2x +3|+|3-2x |)d x1.满足F ′(x )=f (x )的函数F (x )唯一吗?[提示] 不唯一,它们相差一个常数,但不影响定积分的值. 2.如何求对称区间上的定积分?[提示] 在求对称区间上的定积分时,应首先考虑函数性质和积分的性质,使解决问题的方法尽可能简便.【例3】 (1)设函数f (x )=ax 2+c(a ≠0),若⎠⎛01f (x )d x =f (x 0),0≤x 0≤1,求x 0的值;(2)已知f (x )是一次函数,其图像过点(3,4),且⎠⎛01f (x )d x =1,求f (x )的解析式.思路探究:(1)先利用微积分基本定理求出定积分⎠⎛01f (x )d x ,然后列出关于x 0的方程,求出x 0的值.(2)设出f (x )的解析式,再根据已知条件列方程组求解. [解] (1)∵f (x )=ax 2+c(a ≠0), 且⎝ ⎛⎭⎪⎫a 3x 3+c x ′=ax 2+c , ∴⎠⎛01f (x )d x =⎠⎛01(ax 2+c)d x =⎝ ⎛⎭⎪⎫a 3x 3+c x ⎪⎪⎪1=a3+c =ax 20+c ,解得x 0=33或x 0=-33(舍去). (2)依题意设一次函数f (x )的解析式为f (x )=kx +b (k ≠0).∵函数图像过点(3,4),∴3k +b =4.①∵⎠⎛01f (x )d x =⎠⎛01(kx +b )d x =⎝ ⎛⎭⎪⎫k 2x 2+bx |10=k2+b ,∴k2+b =1. ②由①②得,k =65,b =25,∴f (x )=65x +25.1.含有参数的定积分可以与方程、函数或不等式综合起来考查,先利用微积分基本定理计算定积分是解决此类综合问题的前提.2.计算含有参数的定积分,必须分清积分变量与被积函数f (x )、积分上限与积分下限、积分区间与函数F (x )等概念.3.若函数f (x )=ax 2+bx +c(a ≠0)且f (1)=4,f ′(1)=1,⎠⎛01f (x )d x =316,求函数f (x )的解析式.[解] 由题意知f (1)=a +b +c =4, ①f ′(1)=2a +b =1, ②又由⎠⎛01f (x )d x =⎠⎛01(ax 2+bx +c)d x =316,知a 3+b 2+c =316. ③①②③联立,解得a =-1,b =3,c =2, 所以函数f (x )的解析式为f (x )=-x 2+3x +2.1.定积分的值可能取正值也可能取负值,还可能是0.(1)当对应的曲边梯形位于x 轴上方时,定积分的值取正值,且等于曲边梯形的面积. (2)当对应的曲边梯形位于x 轴下方时,定积分的值取负值,且等于曲边梯形的面积的相反数.2.定积分计算时常用的几个结论 (1)⎠⎛a bf (x )d x =-⎠⎛baf (x )d x .(2)⎠⎛a b f (x )d x =⎠⎛a c f (x )d x +⎠⎛cbf (x )d x (a <c<b ),该结论称为定积分对积分区间的可加性,积分区间的可加性也可以推广:⎠⎛a bf (x )d x =⎠⎛ax 1f (x )d x +⎠⎜⎛x 1x 2f (x )d x +…+⎠⎛x nbf (x )d x ,其中a <x 1<…<x n <b .(3)若在区间[a ,b ]上,f (x )≥0,则⎠⎛abf (x )d x ≥0.推论1:若在区间[a ,b ]上,f (x )≤g(x ),则⎠⎛a b f (x )d x ≤⎠⎛abg(x )d x .推论2:|⎠⎛a b f (x )d x |≤⎠⎛ab|f (x )|d x .(4)若函数f (x )为偶函数,则不含常数项的原函数F (x )为奇函数,⎠⎛-aaf (x )d x =F (x )|a -a =F (a )-F (-a )=2F (a ); (5)若函数f (x )为奇函数,则不含常数项的原函数F (x )为偶函数,⎠⎛-aaf (x )d x =F (x )|a -a =F (a )-F (-a )=0.1.判断(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)微积分基本定理中,被积函数f (x )是原函数F (x )的导数.( )(2)应用微积分基本定理求定积分的值时,为了计算方便通常取原函数的常数项为0. (3)应用微积分基本定理求定积分的值时,被积函数在积分区间上必须是连续函数. [答案] (1)√ (2)√ (3)√2.⎠⎜⎜⎛-π2π2(sin x +cos x )d x 的值是( ) A .0 B.π4 C .2 D .43.已知2≤⎠⎛12(kx +1)d x ≤4,则实数k 的取值范围为______.⎣⎢⎡⎦⎥⎤23,2 [⎠⎛12(kx +1)d x =⎝ ⎛⎭⎪⎫12kx 2+x ⎪⎪⎪21=(2k +2)-⎝ ⎛⎭⎪⎫12k +1=32k +1,所以2≤32k +1≤4,解得23≤k ≤2.]4.已知f (x )=ax +b ,且⎠⎛-11f 2(x )d x =1,求f (a )的取值范围.[解] 由f (x )=ax +b ,⎠⎛-11f 2(x )d x =1,得2a 2+6b 2=3,2a 2=3-6b 2≥0, 所以-22≤b ≤22, 所以f (a )=a 2+b =-3b 2+b +32=-3⎝ ⎛⎭⎪⎫b -162+1912,所以-22≤f (a )≤1912.。
高中数学选修2-2 北师大版 4.2.1微积分基本定理学案
学习目标:1.直观了解微积分基本定理的含义,能运用微积分基本定理计算简单的定积分。
2.通过学习微分与积分的关系,体会数学的博大精深,为进一步学好微积分打好基础。
学习重点:微积分基本定理的理解;学习难点:运用微积分基本定理计算简单的定积分 一、预学部分【自主学习】新课知识1、微积分基本定理:如果连续函数f (x )是函数F (x )的导函数,即 ,那么ʃb a f (x )d x = . 2.定积分和曲边梯形面积的关系设曲边梯形在x 轴上方的面积为S 上,x 轴下方的面积为S 下,则 (1)当曲边梯形的面积在x 轴上方时,如图(1),则ʃb a f (x )d x =.(2)当曲边梯形的面积在x 轴下方时,如图(2),则ʃb a f (x )d x = .(3)当曲边梯形的面积在x 轴上方、x 轴下方均存在时,如图(3),则ʃb a f (x )d x = ,若S 上=S 下,则ʃb a f (x )d x = .3、定积分公式: (1)=⎰bacdx (2)=⎰bandx x (3)=⎰baxdx cos(4)=⎰ba xdx sin (5))0(___________1>=⎰x dx xba(6)=⎰bax dx e (7)=⎰n mx dx a4、定积分性质(1)⎰⎰=baba dx x f k dx x kf )()((k 为常数 (2)⎰⎰⎰±=±bababadx x g dx x f dx x g x f )()()]()([(3),)()()(⎰⎰⎰+=bccabadx x f dx x f dx x f二、导学模块 【合作探究】计算下列定积分1、ʃ31(2x -1x2)d x ; 2、ʃ0-π(cos x -e x)d x .3、ʃ31(x +1x)26x d x . 4、⎰-32|4|dx x5、设f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2, x ≤0,cos x -1, x >0,求ʃ1-1f (x )d x ;6、已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧sin x ,0≤x ≤π2,1,π2≤x ≤2,x -1,2≤x ≤4.先画出函数图像,再求这个函数在[0,4]上的定积分.【拓展延伸】 高(中)考对接1. 已知f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2,-1≤x ≤0,1,0<x ≤1,则ʃ1-1f (x )d x 的值为( )A.32B.43C.23D .-23三、固学提高 【课堂检测】1. (1+cos x )d x 等于 ( )A .πB .2C .π-2D .π+22.若ʃa1(2x +1x)d x =3+ln 2,则a 的值是 ( )A .5B .4C .3D .23.dx e ex x⎰-+1)(=( )A .e e 1+B .2eC .e 2D .ee 1-4.ʃ20(x 2-23x )d x =________.5.计算⎰-11)(dx x f ,其中⎪⎩⎪⎨⎧≤>=0,0,)(23x x x x x f课后反思。
高中数学北师大版选修2-2同步配套教学案第四章 §2 微积分基本定理
§微积分基本定理已知函数()=,()=.问题:() 和()有何关系?提示:′()=().问题:利用定积分的几何意义求的值.提示:=.问题:求()-()的值.提示:()-()=×-×=.问题:你得出什么结论?提示:()=()-(),且′()=().问题:由()与()-()之间的关系,你认为导数与定积分之间有什么联系?提示:()=()-(),其中′()=().微积分基本定理如果连续函数()是函数()的导函数,即()=′(),则有定理中的式子称为牛顿—莱布尼茨公式,通常称()是()的一个原函数.在计算定积分时,常常用记号()来表示()-(),于是牛顿—莱布尼茨公式也可写作()=()=()-().微积分基本定理揭示了导数与定积分之间的关系,即求定积分与求导互为逆运算,求定积分时只需找到导函数的一个原函数,就可以代入公式求出定积分.[例]计算下列各定积分:()(+);()( +);().[思路点拨]先求被积函数的原函数,然后利用微积分基本定理求解.[精解详析]()∵(+)′=+,∴(+)=(+)=+=.()∵( +)′=+,∴( +)=( +)=--π.()∵′=-,∴==+=.[一点通]应用微积分基本定理求定积分时,首先要求出被积函数的一个原函数,在求原函数时,通常先估计原函数的类型,然后求导数进行验证,在验证过程中要特别注意符号和系数的调整,直到原函数()的导函数′()=()为止(一般情况下忽略常数),然后再利用微积分基本定理求出结果.=.解析:=-=.答案:.求下列函数的定积分:()(++);()( - );().解:()(++)=++=++=.()( - )=-=(- )-=.()=+=+=×-×+-=+ ..求下列定积分:();() (-)·(-).解:()=),。
高中数学选修2-2 北师大版 §2微积分基本定理(第1课时)学案
§2 微积分基本定理(第1课时)【学习目标】1.了解微积分基本定理的含义,并了解其推导过程;2.能够利用微积分基本定理求简单的定积分.【重点难点】重点:利用微积分基本定理求简单的定积分难点:微积分基本定理的推导过程【导学流程】一、知识链接1.定积分的定义若函数y=f(x)在给定区间[a ,b]上,满足以下条件:①将区间[a ,b]n 等分,分点为:a=x 0<x 1<x 2<...<x n-1<x n =b ,第i 个小区间为[x i-1,x i ],其长度为△i .②在第i 个小区间[x i-1,x i ]上任取一点ξi ,求和:S '=f(ξ1)△x 1+f(ξ2)△2+...+f(ξi )△x i +...+f(ξn )△n .③最大的小区间的长度趋于0,S '趋于常数A ,则称A 是函数y=f(x)在区间[a ,b]上的定积分,记作()⎰ba dx x f ,即()⎰ba dx x f =A. 2.定积分的几何意义和物理意义定积分的几何意义:当f(x)≥0时,()⎰b a dx x f 表示的是y=f(x)与x=a ,x=b 和x 轴所围曲边梯形的面积;定积分的物理意义:当f(x)表示速度关于时间x 的函数时,()⎰b a dx x f 表示的是运动物体从x=a 到x=b 时所走过的路程.3.定积分的性质性质1 a b dx b a-=⎰1; 性质2 ()()⎰⎰=b ab a dx x f k dx x kf ; 性质3()()[]()()⎰⎰⎰±=±b a b a b a dx x g dx x f dx x g x f ; 性质4 ()()()⎰⎰⎰+=bc c a ba dx x f dx x f dx x f . 二、课前预习1.阅读课本第82页“实例分析”了解微积分基本定理的推导过程.2.阅读课本第82页“抽象概括”内容,理解微积分的基本定理,了解积分与导数的联系,完成:(1)如果连续函数f(x)是函数F(x)的导函数,即f(x)=()x F ',则有______________________. 该式子称为牛顿—莱布尼茨公式,通常称F(x)是f(x)的一个原函数,f(x)是F(x)的_______.(2)f(x)的原函数是唯一的吗?____________________________________________.(3)x 的一个原函数是__________,x 2的原函数是_________,e x 的一个原函数是_________,(4)课本第85页练习2.3.认真分析例1、例2、例3,完成:第85页练习1,3.同学们,通过你的自主学习,你还有那些疑惑,请填在下面的表格中 疑惑点疑惑内容二、课堂探究1.填写: ⎰ab cdx =______________,⎰a b n dx x =______________,⎰a b dx x1=________________, ⎰a b x dx e =_____________,⎰a b x dx a =______________,⎰a b xdx cos =_______________, ⎰a b xdx sin =_____________,⎰a dx xb 2cos 1=______________.【课堂小结】目标达成_______________________________________________________; 收获新知_______________________________________________________; 我的困惑_______________________________________________________.【达标检测】(限时20分钟)1.若()03202=-⎰k dx x x ,则k=( ) A.0 B.1 C.0或1 D.以上都不对2.设f(x)=()()⎩⎨⎧≤<-<≤,212,102x x x x 则()⎰20dx x f 等于( ) A.43 B.54 C.65 D.不存在 3.课本第85页习题4-2A 组6(2),(4),(6),(8),(10).。
微积分基本定理教案
微积分基本定理教案教案标题:微积分基本定理教案教学目标:1. 理解微积分基本定理的概念和意义;2. 掌握微积分基本定理的两个部分:第一部分——积分与原函数的关系,第二部分——定积分的计算;3. 能够运用微积分基本定理解决与函数积分和定积分相关的问题。
教学准备:1. 教材:微积分教材;2. 教具:黑板、粉笔、投影仪;3. 学生辅助教学资料:练习题、习题答案。
教学过程:一、导入(5分钟)1. 利用导数的概念引出积分的概念,复习导数的定义和求导法则。
2. 提问学生:如果已知一个函数的导数,能否还原出原函数?为什么?二、讲解微积分基本定理的第一部分(10分钟)1. 定义积分和原函数的关系:如果函数F(x)在[a, b]上连续,且F'(x) = f(x),则∫[a, b] f(x) dx = F(b) - F(a)。
2. 通过例题演示如何利用微积分基本定理第一部分求函数的不定积分。
三、练习与讨论(15分钟)1. 分发练习题,让学生独立完成。
2. 学生互相交流,讨论解题思路和答案。
3. 对部分练习题进行讲解和解答,引导学生理解微积分基本定理的应用。
四、讲解微积分基本定理的第二部分(10分钟)1. 定义定积分的概念:如果函数f(x)在[a, b]上连续,则∫[a, b] f(x) dx表示函数f(x)在[a, b]上的面积或曲线长度。
2. 引出微积分基本定理的第二部分:如果函数f(x)在[a, b]上连续,且F(x)是f(x)的一个原函数,则∫[a, b] f(x) dx = F(b) - F(a)。
3. 通过例题演示如何利用微积分基本定理第二部分计算定积分。
五、练习与讨论(15分钟)1. 分发练习题,让学生独立完成。
2. 学生互相交流,讨论解题思路和答案。
3. 对部分练习题进行讲解和解答,巩固学生对微积分基本定理的掌握。
六、拓展应用(10分钟)1. 提供一些实际问题,引导学生运用微积分基本定理解决与函数积分和定积分相关的问题。
高中数学 4.2 微积分基本定理课件 北师大版选修22
数.
2.(1)0的原函数=__c__; (2)1的原函数=___x_+__c__;
xα+1 (3)xα的原函数=___α_+__1_____+c(α≠-1,x>0)
(4)1x的原函数=____ln_|_x_|+__c____(x≠0); (5)ex 的原函数=__e_x_+__c____;
(6)ax 的原函数=_lan_xa_+__c____; (7)cosx 的原函数=___si_n_x_+__c___; (8)sinx 的原函数=__-__co_s_x_+__c___.
变力做功问题. 本节重点:微积分基本定理. 本节难点:微积分基本定理的应用.
知能自主梳理
1.微积分基本定理:如果连续函数f(x)是函数F(x)的导函
数,即f(x)=F′(x),则有
b
f(x)dx=__F_(_b_)-__F__(a_)___.定理中的
a
式子称为牛顿-莱布尼茨公式,通常称F(x)是f(x)的一个原函
[点评] 牛顿-莱布尼茨公式揭示了导数和定积分的内在联 系,从而把被积函数为连续函数的定积分计算问题化成了 求被积函数的原函数问题,这就要求熟练掌握导数的计算 公式,学会逆运算.
(1)1(ex+2x)dx等于( 0
A.1 C.e
[答案] C
)
B.e-1 D.e+1
[解析] ∵被积函数ex=2x的原函数为ex+x2. ∴1(ex+2x)dx=(ex+x2)|10=(e1+12)-(e0+0)=e.
等.
(2)在解决上述问题时,可利用数形结合的方法,作出y=
f(x)的草图后再求解.
如若f(x)<0,则
b
f(x)dx<0,此时其相反数才是其平面图形
第四章 定积分 微积分基本定理第一课时课件 北师大版选修2-2课件
2
(3)1 ( x 1)dx
(4)
3(3x2
1
-
1 x2
)dx
0
4 25 33
76
3
(5)0 cos xdx
0
0
(6) sin xdx
-2
2.求下列定积分,并说明它几何意义:
(1)0 sin xdx
2
(2)2 sin xdx
-2
(3)02 sin xdx
0
练习:
②近似代替:取点i xi1 , xi ;
③求和:
n i 1
ba n
f (i ) ;
④取极限:
b
n
f ( x)dx lim f
a
n i1
i
ba n
(一)、引入
1. 由定积分的定义可以计算 1 x2dx 1 , 但比
较麻烦(四步曲),有没有更加简便有0 效的方法3 求定积
分呢?
探究:如图,一个作变速直线运动的物体的运动 规律是s=s(t),由导数的概念可知,它在任意时刻t的 速度v(t)=s’(t).设这个物体在时间段[a,b]内的位 移为S,你能分别用s(t),v(t)表示S吗?
s(b)
s(a)
S s(b) s(a) s1 s2 si sn
1
x
(3) 2(3x2 + 2x -1)dx = __9____ -1
(4) 2 (ex 1)dx = _e_2_-_e_+_1 1
计算下列定积分:
⑴
5
4 xdx
0
高中数学第四章定积分2微积分基本定理教学案北师大版选修2-2(new)
§2微积分基本定理错误!已知函数f(x)=x,F(x)=错误!x2.问题1:f(x)和F(x)有何关系?提示:F′(x)=f(x).问题2:利用定积分的几何意义求错误!x d x的值.提示:错误!x d x=错误!.问题3:求F(2)-F(1)的值.提示:F(2)-F(1)=错误!×22-错误!×12=错误!.问题4:你得出什么结论?提示:错误!f(x)d x=F(2)-F(1),且F′(x)=f(x).问题5:由错误!f(x)d x与F(2)-F(1)之间的关系,你认为导数与定积分之间有什么联系?提示:错误!f(x)d x=F(b)-F(a),其中F′(x)=f(x).微积分基本定理如果连续函数f(x)是函数F(x)的导函数,即f(x)=F′(x),则有错误!定理中的式子称为牛顿—莱布尼茨公式,通常称F(x)是f(x)的一个原函数.在计算定积分时,常常用记号F(x)错误!错误!来表示F(b)-F(a),于是牛顿—莱布尼茨公式也可写作错误!错误!f(x)d x=F(x)错误!错误!=F(b)-F(a).微积分基本定理揭示了导数与定积分之间的关系,即求定积分与求导互为逆运算,求定积分时只需找到导函数的一个原函数,就可以代入公式求出定积分.错误!求简单函数的定积分[例1] 计算下列各定积分:(1)错误!错误!(2x+3)d x;(2)错误!错误!(cos x+e x)d x;(3)错误!错误!错误!d x。
[思路点拨] 先求被积函数的原函数,然后利用微积分基本定理求解.[精解详析](1)∵(x2+3x)′=2x+3,∴∫错误!(2x+3)d x=(x2+3x)错误!错误!=1+3=4.(2)∵(sin x+e x)′=cos x+e x,∴错误!错误!(cos x+e x)d x=(sin x+e x)错误!错误!=1-e-π。
(3)∵错误!′=2x-错误!,∴错误!错误!错误!d x=错误!错误!错误!=7+错误!=错误!.[一点通]应用微积分基本定理求定积分时,首先要求出被积函数的一个原函数,在求原函数时,通常先估计原函数的类型,然后求导数进行验证,在验证过程中要特别注意符号和系数的调整,直到原函数F(x)的导函数F′(x)=f(x)为止(一般情况下忽略常数),然后再利用微积分基本定理求出结果.1错误!.错误!d x=________.解析:错误!错误!d x=ln e-ln 1=1。
微积分基本定理课件1北师大选修(2)
x4)|10
1 4
14
1 4
04
1 4
公式 公式2一: :
b xndx
a
=
x n
n+1
+1
|ab
4
例2 计算下列定积分
1、 2 x2dx 1
2、 2 x1dx 1
22
3、 (1 )dx
1
x
解1、( x1)'
x2
2 x2dx
1
( x1)|12 ( 2)1 (1)1
1 2
解2、(lnx)' x1
式 三:
11
• Sds绝对是假的
例3 计算下列定积分
2、 2 cos xdx 0
1、 2 sin xdx 0
3、 2 cos2 xdx 0
解1、 (sin x)' cosx
2 0
c os xdx
(sin x) |02
sin
2
sin 0
1
解2、 ( cosx)' sin x
2 0
sin
xdx
( cosx) |02
2、 1 x2dx 0
3、 1 x3dx 0
解:1、 (1 x2)' x 2
1
x
0
dx
(1 2
x2)|10
1 12 2
1 02 2
1 2
解:2、 (1 3
x3)'
x2
1 0
x2dx
(1 3
x3)|10
1 13 3
1 03 3
1 3
解:3、(1 x4)' x3 4
1 0
x3dx
(1 4
北师大版数学高二-第二节 微积分基本定理第一课时学案
第二节 微积分基本定理第一课时 ★ 学习目标1.理解并记住牛顿—莱布尼茨公式,即微积分基本定理;2.会用求导公式和导数运算法则,反方向求使()()/F x f x =的()F x (即()f x 的原函数),并运用牛顿—莱布尼茨公式求()f x 的定积分。
★ 学法指导在学习了上两节定积分的概念之后,我们会发现,用定积分的定义求值,往往比较复杂,特别是在求和和取极限两个步骤中。
而用积分的几何意义求定积分的值有很大的局限性。
因此有没有一种运算不需要经过这些复杂的过程,直接求得定积分的值就成了亟待解决的问题。
本节我们可以通过实例:路程关于时间的函数的导数为速度关于时间的函数,而运用积分定义又发现,积分正好使之“逆向返回”,从而引出微积分基本定理——牛顿—莱布尼茨公式。
它揭示了导数与积分间的关系。
解决了我们求定积分计算上的难题,这就是牛顿—莱布尼茨公式的魅力所在。
★ 知识点归纳1.如果()f x 是区间[],a b 上的连续函数,并且()/F x = ,那么()ba f x dx =⎰= 。
★ 重难点剖析重点:对正向求导公式熟悉掌握,并会逆向运用它们求一些简单函数的原函数。
难点:逆向运用求导公式求原函数。
剖析:要想灵活运用微积分基本定理求定积分,就要对求导公式非常熟悉,进而能逆用求导公式求原函数。
★ 典例分析例1.求下列定积分: (1)⎰--+22212dx x x )(;(2)⎰-+31221dx xx x ))((;变式练习1求下列定积分(1)⎰-+21213dx x x)(;(2)⎰-3122dx x x x ; 例2:求下列定积分:(1)()2sin cos x x dx π-⎰;(2)()0cos 2xx e x dx π-+-⎰ 变式练习2求下列定积分:(1)()0cos sin x x dx π-+⎰ ; (2)()50sin xex dx π-⎰。
★ 基础训练1.若()/22Fx x =,则下面的解析式不正确的是( )A .()323F x x = B .()323003F x x =+ C . ()313F x x =D .()323F x x c =+ 2.计算220sin cos 22x x dx π⎛⎫+ ⎪⎝⎭⎰等于( )A .2π B .12π+ C . 2π- D .03.若()1022x k dx k +=-⎰,则定值k 为( )A . 1B .12C . 12- D .04.()a af x dx =⎰ ;()b af x dx =⎰ ()abf x dx ⎰;5. 设()()20f x ax bx c a =++≠,若已知()()()1114,11,36f f f x dx '===⎰,求()f x 的表达式。
42微积分基本定理课件1北师大选修2-296958培训教材
ss(b)s(a)
则有:abv(t)dts(b)s(a) s'(t) v(t)
b
b
Sav(t)d tas'(t)d ts(b ) s(a )
b
b
Sav(t)d tas'(t)d ts(b ) s(a )
一般地,如果函数f(x)在区间上连续,并且
F’ (x)=f(x),那么
b
a f(x)dxF(b)F(a)
b
c
a
o x s dx (s
i n ) ' xx 1 1 2x 1 d ( xln x ) |1 2 ln 2 l1 n ln 2
解3、
12(12 x)d x121d x122 xd x121dx2
2 1
1d x
x
x|122(lnx)|12( 2 1 ) ( 2 l2 n l1 ) n 1 2 l2 n
3.3 微积分基本定理
【一、微积分基本定理】
一汽车沿直线作变速运动的规律是s=s(t)
在t时刻时物体的速度为v(t) v(t)≥0,则汽车在时 间间隔[a, b]内经过的位移可用速度表示为
b
s a v(t)dt
另一方面,这段位移还可以通过位移函数s=s(t) 在[a,b]上的增量s(b) –s(a) 来表达,即
这个结论叫微积分基本定理又叫做牛顿—莱布尼兹公式。
为了方便起见,还常用 F ( x ) |ba 表示 F(b)F(a)
a bf(x)dxF (x)|b aF (b)F (a)
例2 计算下列定积分
1、 2 x 2dx 1
2、 2 x 1dx 1
3、 2 (1 2)dx
1
x
解1、 ( x 1 ) ' x 2 1 2x 2 d ( x x 1 ) |1 2 ( 2 ) 1 ( 1 ) 1 1 2
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微积分基本定理(一)
临潼铁中 吴军利
一:教学目标 知识与技能目标
通过实例,直观了解微积分基本定理的含义,会用牛顿-莱布尼兹公式求简单的定积分
过程与方法
通过实例体会用微积分基本定理求定积分的方法
情感态度与价值观
通过微积分基本定理的学习,体会事物间的相互转化、对立统一的辩证关系,培养学生辩证唯物主义观点,提高理性思维能力。
二:教学重难点
重点: 通过探究变速直线运动物体的速度与位移的关系,使学生直观了解微积分基本定理的含义,并能
正确运用基本定理计算简单的定积分。
难点:了解微积分基本定理的含义。
三:教学过程:
1、复习:
定积分的概念及用定义计算
2、引入新课
我们讲过用定积分定义计算定积分,但其计算过程比较复杂,所以不是求定积分的一般方法。
我们必须寻求计算定积分的新方法,也是比较一般的方法。
变速直线运动中位置函数与速度函数之间的联系
设一物体沿直线作变速运动,在时刻t 时物体所在位置为S(t),速度为v(t)(()v t o ≥), 则物体在时间间隔12[,]T T 内经过的路程可用速度函数表示为
2
1
()T T v t dt ⎰。
另一方面,这段路程还可以通过位置函数S (t )在12[,]T T 上的增量12()()S T S T -来表达,即
2
1
()T T v t dt ⎰
=12()()S T S T -
而()()S t v t '=。
对于一般函数()f x ,设()()F x f x '=,是否也有 ()()()b
a
f x dx F b F a =-⎰
若上式成立,我们就找到了用()f x 的原函数(即满足()()F x f x '=)的数值差()()F b F a -来计算()
f x 在[,]a b 上的定积分的方法。
3、定理
微积分基本定理 如果函数()F x 是[,]a b 上的连续函数()f x 的任意一个原函数,则
()()()b
a
f x dx F b F a =-⎰
证明:因为()x Φ=
()x
a
f t dt ⎰
与()F x 都是()f x 的原函数,故
()F x -()x Φ=C (a x b ≤≤) 其中C 为某一常数。
令x a =得()F a -()a Φ=C ,且()a Φ=
()a
a
f t dt ⎰
=0
即有C=()F a ,故()F x =()x Φ+()F a
∴ ()x Φ=()F x -()F a =()x
a
f t dt ⎰
令x b =,有
()()()b
a
f x dx F b F a =-⎰
此处并不要求学生理解证明的过程
为了方便起见,还常用()|b
a F x 表示()()F
b F a -,即
()()|()()b
b a a
f x dx F x F b F a ==-⎰
该式称之为微积分基本公式或牛顿—莱布尼兹公式。
它指出了求连续函数定积分的一般方法,把
求定积分的问题,转化成求原函数的问题,是微分学与积分学之间联系的桥梁。
它不仅揭示了导数和定积分之间的内在联系,同时也提供计算定积分的一种有效方法,为后面的学习奠定了基础。
因此它在教材中处于极其重要的地位,起到了承上启下的作用,不仅如此,它甚至给微积分学的发展带来了深远的影响.
4、应用
例1.计算下列定积分: (1)
2
11dx x ⎰; (2)321
1
(2)x dx x -⎰。
解:(1)因为'
1(ln )x x =,
所以22
111ln |ln 2ln1ln 2dx x x
==-=⎰。
(2))因为2'
'211()2,()x x x x
==-,
所以3332211111(2)2x dx xdx dx x x -=-⎰⎰⎰23
3111122||(91)(1)33x x =+=-+-=。
练习:计算
1
20
x dx ⎰
解:由于3
13x 是2x 的一个原函数,所以根据牛顿—莱布尼兹公式有 12
0x dx ⎰=3101|3x =33111033⋅-⋅=13
例2.计算下列定积分:
220
sin ,sin ,sin xdx xdx xdx π
ππ
π⎰
⎰⎰。
由计算结果你能发现什么结论?试利用曲边梯形的面积表示所发现的结论。
解:因为'
(cos )sin x x -=,所以
00sin (cos )|(cos )(cos 0)2xdx x π
ππ=-=---=⎰
,
2
2
sin (cos )|(cos 2)(cos )2xdx x π
π
ππππ=-=---=-⎰, 220
sin (cos )|(cos 2)(cos 0)0xdx x π
π
π=-=---=⎰.
可以发现,定积分的值可能取正值也可能取负值,还可能是0:
( l )当对应的曲边梯形位于 x 轴上方时,定积分的值取正值,且等于曲边梯形的面积;
(2)当对应的曲边梯形位于 x 轴下方时,定积分的值取负值,且等于曲边梯形的面积的相反数;
( 3)当位于 x 轴上方的曲边梯形面积等于位于 x 轴下方的曲边梯形面积时,定积分的值为0 ,且等于位于 x 轴上方的曲边梯形面积减去位于 x 轴下方的曲边梯形面积.
例3.汽车以每小时32公里速度行驶,到某处需要减速停车。
设汽车以等减速度a =1.8米/秒2刹车,问从开始刹车到停车,汽车走了多少距离?
解:首先要求出从刹车开始到停车经过了多少时间。
当t=0时,汽车速度0v =32公里/小时=
321000
3600
⨯米/
秒≈8.88米/秒,刹车后汽车减速行驶,其速度为0(t)=t=8.88-1.8t v v a -当汽车停住时,速度(t)=0v ,故从
(t)=8.88-1.8t=0v 解得8.88
t= 4.931.8
≈秒于是在这段时间内,汽车所走过的距离是
4.93 4.9300(t)(8.88 1.8t)s v dt dt ==-⎰⎰= 4.93
2
1(8.88 1.8t )21.902-⨯≈米,即在刹车后,汽车需走过21.90米
才能停住.
微积分基本定理揭示了导数和定积分之间的内在联系,同时它也提供了计算定积分的一种有效方法.微积分基本定理是微积分学中最重要的定理,它使微积分学蓬勃发展起来,成为一门影响深远的学科,可以毫不夸张地说,微积分基本定理是微积分中最重要、最辉煌的成果.
四:课堂小结:
(1)微积分基本定理的内容及推导 (2)微积分基本定理的简单应用
五:作业
(1)P85 A 组1.3.5
(2)思考题; 计算由曲线 2
y=x-2x+3 与直线 y=x+3 围成图形的面积?
微积分基本定理(一)
学校:临潼区铁路中学
科目:数学
姓名:吴军利。