高中数学 第一章 导数及其应用 1.7 定积分的简单应用 概述定积分的发展及应用素材 新人教A版选修22
1.7定积分的简单应用(3课时)
W =
ò
b
a
F (x )dx
思考3：如图，在弹性限度内，将一弹簧 从平衡位置拉到离平衡位置xm处，那么 拉伸弹簧所需的力F(x)与x的函数关系是 什么？ F(x)＝kx，
其中k为弹力系数.
x
思考4：如果将弹簧从平衡位置拉到离平 衡位置l m处，那么克服弹力所作的功为 多少？
l
1 2 l 1 2 W = ò kxdx = kx |0 = kl (J ) 0 2 2
思考3：该图形的面积用定积分怎样表示？
y y ＝x 2 1 O C B D A 1 x y 2＝x
S =
蝌
0
1
xdx -
1 0
x dx
2
思考4：利用微积分基本定理计算，该图 形的面积等于多少？
y y ＝x 2 y 2＝x
1 O
3 2 1 0
C
B
D A 1
x
2 1 3 1 1 S = x | - x |0 = 3 3 3
1.7
1.7.1
定积分的简单应用
定积分在几何中的应用
问题提出
b
1 5730 p 2
t
1.定积分ò f (x )dx 的含义及其几何意 a 义分别是什么 n b b- a f ( xi ) òa f (x )dx = nlim å n i= 1
y
y＝f(x)
ò
O
b
a
f (x )dx
O
10
40
C 60 t(s)
思考2：汽车在[0，10]，[10，40]，[40， 60]（单位：s）三个时段内行驶的路程， 用定积分分别如何表示？
v(m/s) 30
A
201x-201X学年高中数学 第一章 导数及其应用 1.7 定积分的简单应用 1.7.2 定积分在
1.7.2 定积分在物理中的应用[课时作业][A 组 基础巩固]1．如果某质点以初速度v (0)＝1，加速度a (t )＝6t 做直线运动，则质点在t ＝2 s 时的瞬时速度为( )A ．5B ．7C ．9D ．13解析：v (2)－v (0)＝⎠⎛02a (t )d t ＝⎠⎛026t d t ＝3t 2| 20， ∴v (2)＝v (0)＋3×22＝1＋12＝13.答案：D2．一物体以速度v ＝(3t 2＋2t )m/s 做直线运动，则它在t ＝0 s 到t ＝3 s 时间段内的位移是( )A ．31 mB ．36 mC ．38 mD ．40 m解析：S ＝⎠⎛03(3t 2＋2t )d t ＝(t 3＋t 2)|30＝33＋32＝36 m ，故应选B. 答案：B3．以初速度40 m/s 竖直向上抛一物体，t 秒时刻的速度v ＝40－10t 2，则此物体达到最高时的高度为( ) A.1603m B.803m C.403m D.203m 解析：v ＝40－10t 2＝0，t ＝2，⎠⎛02(40－10t 2)d t ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫40t －103t 3| 20＝40×2－103×8＝1603(m)． 答案：A4．一物体在力F (x )＝{ 100≤x ≤23x ＋4x >2(单位：N)的作用下沿与力F 相同的方向，从x ＝0处运动到x ＝4(单位：m)处，则力F (x )所做的功为( )A ．44 JB ．46 JC ．48 JD ．50 J解析：W ＝⎠⎛04F (x )d x ＝⎠⎛0210 d x ＋⎠⎛24(3x ＋4)d x ＝10x | 20＋(32x 2＋4x )| 42＝46(J)． 答案：B5．汽车以36 km/h 的速度行驶，到某处需要减速停车，设汽车以等加速度a ＝－5 m/s 2刹车，从开始刹车到停车，汽车走的路程为( )A ．5 mB ．9.8 mC ．10 mD ．15 m解析：v 0＝36 km/h ＝10 m/s ，a ＝－5 m/s 2.设t s 后速度为v ，则v ＝v 0＋⎠⎛0t a d t ＝10－⎠⎛0t 5d t ＝10－5t ， 令v ＝0，得t ＝2(s)．设汽车由开始刹车到停车所走过的路程为s ，则s ＝⎠⎛02v d t ＝⎠⎛02(10－5t )d t ＝10(m)． 答案：C6．物体以速度v (t )＝t 2(单位：km/h)做直线运动，它在时间段[0,1]内运动的路程s (单位：km)为________．解析：s ＝⎠⎛01v (t )d t ＝⎠⎛01t 2d t ＝13t 3| 10＝13. 答案：137．如果10 N 的力能使弹簧压缩10 cm ，为在弹性限度内将弹簧拉长6 cm ，则力所做的功为________．解析：由F (x )＝kx ，得k ＝100，F (x )＝100x ，W ＝∫0.060100x d x ＝0.18(J)．答案：0.18 J8．一物体沿直线以v ＝1＋t m/s 的速度运动，则该物体运动开始后10s 内所经过的路程是________．解析：s ＝∫1001＋t d t ＝23(1＋t )32|100＝23(1132－1)． 答案：23(1132－1) 9．设有一根长25 cm 的弹簧，若加以100 N 的力，则弹簧伸长到30 cm ，又已知弹簧伸长所需要的拉力与弹簧的伸长量成正比，求使弹簧由25 cm 伸长到40 cm 所做的功．解析：设x 表示弹簧伸长的量(单位：m)，F (x )表示加在弹簧上的力(单位：N)．由题意F (x )＝kx ，且当x ＝0.05 m 时，F (0.05)＝100 N ，即0.05k ＝100，∴k ＝2 000，∴F (x )＝2 000x .∴将弹簧由25 cm 伸长到40 cm 时所做的功为W ＝∫0.150 2 000x d x ＝1 000x 2| 0.150＝22.5(J)．10．一辆汽车做变速直线运动，其速度函数v ＝v (t )＝⎩⎨⎧ 3t 2，t ∈[0，2]2t ＋4，t ∈2，10]，24，t ∈10，58]，－6t －582＋24，t ∈58，60].(其中时间t 的单位：s ，速度v 的单位：m/s)(1)求汽车前2 s 经过的路程s 1；(2)求汽车前30 s 经过的路程s 2；(3)求汽车1 min 内经过的路程s .解析：(1)当0≤t ≤2时，v ＝3t 2.∴s 1＝⎠⎛023t 2d t ＝t 3| 20＝8(m)． (2)当0≤t ≤2时，v ＝3t 2；当2<t ≤10时，v ＝2t ＋4；当10<t ≤30时，v ＝24.∴s 2＝⎠⎛023t 2d t ＋∫102(2t ＋4)d t ＋⎠⎛103024d t＝t3|20＋(t2＋4t)|102＋24t|3010＝8＋(140－12)＋24×(30－10)＝616(m)．(3)s ＝⎠⎛023t 2d t ＋∫102(2t ＋4)d t ＋⎠⎛105824d t ＋⎠⎛5860[－6(t －58)2＋24]d t ＝t 3| 20＋(t 2＋4t )| 102＋24t | 5810＋[－2(t －58)3＋24t ]| 6058 ＝8＋128＋24×48＋(－16＋24×2)＝1 320(m)．[B 组 能力提升]1．一辆汽车在高速公路上行驶，由于遇到紧急情况而刹车，以速度 v (t )＝7－3t ＋251＋t (t 的单位：s ，v 的单位：m/s)行驶至停止．在此期间汽车继续行驶的距离(单位：m)是( )A ．1＋25ln 5B ．8＋25ln 113C ．4＋25ln 5D ．4＋50ln 2解析：令7－3t ＋251＋t ＝0，则t ＝4或t ＝－83<0，舍去． ⎠⎛04⎝ ⎛⎭⎪⎫7－3t ＋251＋t d t ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤7t －32t 2＋25ln 1＋t | 40 ＝4＋25ln 5.答案：C 2．做直线运动的质点在任意位置x 处，所受的力F (x )＝1＋e x ，则质点沿着与F (x )相同的方向，从点x 1＝0处运动到点x 2＝1处，力F (x )所做的功为________．解析：W ＝⎠⎛01F (x )d x ＝⎠⎛01(1＋e x )d x ＝(x ＋e x )|10＝(1＋e)－1＝e. 答案：e3.一物体做变速直线运动，其v t 曲线如图所示，该物体在12～6 s 间的运动路程为________．解析：v (t )＝⎩⎪⎨⎪⎧ 2t ， 0≤t ≤12， 1<t <313t ＋1， 3≤t ≤6，由变速直线运动的路程公式，可得＝t 2⎪⎪⎪ 112＋2t | 31＋(16t 2＋t )| 63＝494(m)． 所以物体在12～6 s 间的运动路程是494m. 答案：494m 4．A 、B 两站相距7.2 km ，一辆电车从A 站开往B 站，电车开出t s 后到达途中C 点，这一段速度为1.2t (m/s)，到C 点速度达24 m/s ，从C 点到B 站前的D 点以等速行驶，从D 点开始刹车，速度为(24－1.2t )m/s ，在B 站恰好停车．试求(1)A 、C 间的距离；(2)B 、D 间的距离；(3)电车从A 站到B 站所需的时间．解析：(1)设从A 到C 经过t 1 s ，由1.2t 1＝24得t 1＝20，所以AC ＝∫2001.2t d t ＝0.6t 2| 200＝240 (m)． (2)设从D 到B 经过t 2 s ，由24－1.2t 2＝0得t 2＝20，所以BD ＝∫200(24－1.2t )d t＝(24t －0.6t 2)| 200＝240(m)．(3)CD ＝7 200－2×240＝6 720(m)，从C 到D 的时间t 3＝6 72024＝280(s)， 所以从A 站到B 站的时间为20＋280＋20＝320(s)．5．证明：把质量为m (单位：kg)的物体从地球的表面升高h (单位：m)所做的功W ＝G ·Mmh k k ＋h，其中G 是地球引力常数，M 是地球的质量，k 是地球的半径． 证明：根据万有引力定律，对于两个距离为r ，质量分别为m 1、m 2的质点，它们之间的引力f 为f ＝G ·m 1m 2r2，其中G 为引力常数．则当质量为m的物体距离地面高度为x(0≤x≤h)时，地心对它有引力f(x)＝G·Mm k ＋x 2，故该物体从地面升到h 处所做的功为 W ＝⎠⎛0hf (x )d x ＝⎠⎛0h G ·Mm k ＋x 2 d x＝GMm ⎠⎛0h 1k ＋x 2 d x＝GMm (－1k ＋x)| h 0 ＝GMm (－1k ＋h ＋1k ) ＝G ·Mmh k k ＋h. 于是得证．如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！。
1.7定积分的简单应用
∫
b
a
f (x)dx = S1 − S2 + S3
S1 S2
S3
类型1.求由一条曲线y=f(x)和直线x=a,x=b(a<b) 类型1.求由一条曲线y=f(x)和直线x=a,x=b(a<b) 1.求由一条曲线y=f(x)和直线 及x轴所围成平面图形的面积S 轴所围成平面图形的面积S
y
y = f (x)
π
x
∫
2
−
π
2
f ( x)dx = A2 − A1 = 0
由一条曲线和直线所围成平面图形的面积的求解
2
练习. 求抛物线y=x 直线x=2 y=0所围成的 x=2， 练习. 求抛物线y=x -1，直线x=2，y=0所围成的 图形的面积。 图形的面积。
1=0得到抛物线与 得到抛物线与x 解：如图：由x2-1=0得到抛物线与x轴 如图： 的交点坐标是( 1,0)，(1,0).所求面积 的交点坐标是(-1,0)，(1,0).所求面积 如图阴影所示： 如图阴影所示： 所以： 所以：
∫
1
2
求两曲线围成的平面图形的面积的一般步骤: 求两曲线围成的平面图形的面积的一般步骤: (1)作出示意图;(弄清相对位置关系) (1)作出示意图;(弄清相对位置关系) 作出示意图;(弄清相对位置关系 (2)求交点坐标;(确定积分的上限 下限) (2)求交点坐标;(确定积分的上限,下限) 求交点坐标;(确定积分的上限, (3)确定积分变量及被积函数; (3)确定积分变量及被积函数; 确定积分变量及被积函数 (4)列式求解. (4)列式求解. 列式求解
1.7定积分的简单应用 定积分的简单应用
一、复习
平面图形的面积: 1.平面图形的面积:
推荐高中数学第一章导数及其应用1.7定积分的简单应用学案含解析新人教A版选修2_2
1.7定积分的简单应用积为S 1.由直线x ＝a ，x ＝b ，曲线y ＝g(x )和x 轴围成的曲边梯形的面积为S 2.问题1：如何求S 1? 提示：S 1＝⎠⎛a b f(x)d x.问题2：如何求S 2? 提示：S 2＝⎠⎛ab g(x)d x.问题3：如何求阴影部分的面积S? 提示：S ＝S 1－S 2.平面图形的面积由两条曲线y ＝f (x )，y ＝g (x )和直线x ＝a ，x ＝b (b >a )所围图形的面积．(1)如图①所示，f (x )>g (x )>0，所以所求面积S ＝⎠⎛ab d x .(2)如图②所示，f (x )>0，g (x )<0，所以所求面积S ＝⎠⎛a b f (x )d x ＋⎪⎪⎪⎪⎠⎛a b＝⎠⎛ab d x .相交曲线所围图形的面积求法如下图，在区间上，若曲线y ＝f (x )，y ＝g (x )相交，则所求面积S ＝S 1＋S 2＝⎠⎛ac d x ＋⎠⎛c b－＝⎠⎛ab |f (x )－g (x )|d x .问题：在《1.5.2 汽车行驶的路程》中，我们学会了利用积分求物理中物体做变速直线运动的路程问题，利用积分还可以解决物理中的哪些问题？提示：变力做功．1．变速直线运动的路程做变速直线运动的物体所经过的路程s ，等于其速度函数v ＝v (t )(v (t )≥0)在时间区间上的定积分，即s ＝⎠⎛ab2．变力做功如果物体在变力F(x)的作用下做直线运动，并且物体沿着与F (x )相同的方向从x ＝a 移动到x ＝b(a<b)，那么变力F(x)所做的功为W ＝⎠⎛ab F(x )d x.求变速直线运动的路程的注意点对于给出速度－时间曲线的问题，关键是由图象得到速度的解析式及积分的上、下限，需要注意的是分段解析式要分段求路程，然后求和．计算曲线由⎩⎪⎨⎪⎧y ＝x ＋3，y ＝x2－2x ＋3，解得x ＝0或x ＝3.如图．因此所求图形的面积为S ＝⎠⎛03(x ＋3)d x －⎠⎛03(x 2－2x ＋3)d x＝⎠⎛03d x ＝⎠⎛03(－x 2＋3x )d x ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫－13x3＋32x23＝92.求由两条曲线围成的平面图形的面积的解题步骤(1)画出图形；(2)确定图形范围，通过解方程组求出交点的坐标，定出积分上、下限； (3)确定被积函数，特别要注意分清被积函数图象上、下位置； (4)写出平面图形面积的定积分表达式；(5)运用微积分基本定理计算定积分，求出平面图形的面积．求曲线y ＝e x，y ＝e －x及x ＝1所围成的图形面积．解：作图，并由⎩⎪⎨⎪⎧y ＝ex ，y ＝e －x ，解得交点(0,1)． 所求面积为⎠⎛01(e x－e －x)d x ＝(e x ＋e －x)1＝e ＋1e－2.先求抛物线和直线的交点，解方程组⎩⎪⎨⎪⎧y2＝2x ，y ＝－x ＋4，求出交点坐标为A (2,2)和B (8，－4)．法一：选x 为积分变量，变化区间为，将图形分割成两部分(如图)，则面积为S ＝S 1＋S 2＝2⎠⎛022xd x ＋⎠⎛28(2x －x ＋4)d x＝423x322＋⎝ ⎛⎭⎪⎫223x －12x2＋4x 82＝18.法二：选y 作积分变量，则y 的变化区间为，如图得所求的面积为 S ＝⎠⎛－42⎝ ⎛⎭⎪⎫4－y －y22d y ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫4y －12y2－16y324－＝18.需分割的图形的面积的求法由两条或两条以上的曲线围成的较为复杂的图形，在不同的区间上位于上方和下方的曲线不同．求出曲线的不同的交点横坐标，将积分区间细化，分别求出相应区间上曲边梯形的面积再求和，注意在每个区间上被积函数均是由上减下．试求由抛物线y ＝x 2＋1与直线y ＝－x ＋7以及x 轴、y 轴所围成图形的面积．解：画出图形(如下图)．解方程组⎩⎪⎨⎪⎧y ＝x2＋1，y ＝－x ＋7，得⎩⎪⎨⎪⎧x ＝2，y ＝5或⎩⎪⎨⎪⎧x ＝－3，y ＝10(舍去)，即抛物线与直线相交于点(2,5)．于是所求面积为S ＝⎠⎛02(x 2＋1)d x ＋⎠⎛27(7－x)d x＝⎝ ⎛⎭⎪⎫13x3＋x 20＋⎝⎛⎭⎪⎫7x －12x272＝143＋252 ＝1036.A ，BC 点，这一段的速度为1.2t m/s ，到C 点的速度为24 m/s ，从C 点到B 点前的D 点以等速行驶，从D 点开始刹车，速度为(24－1.2t ) m/s ，经t s 后，在B 点恰好停车．试求：(1)A ，C 间的距离； (2)B ，D 间的距离． (1)设A 到C 的时间为t 1， 则1.2t 1＝24，t 1＝20 s ，则AC ＝⎠⎛0201.2t d t ＝0.6t220＝240(m)．(2)设D 到B 的时间为t 2， 则24－1.2t 2＝0，t 2＝20 s ， 则DB ＝⎠⎛020 (24－1.2t )d t求变速直线运动的路程、位移应关注三点(1)分清运动过程中的变化情况；(2)如果速度方程是分段函数，那么要用分段的定积分表示；(3)明确是求位移还是求路程，求位移可以正负抵消，求路程不能正负抵消．一点在直线上从时刻t ＝0(单位：s )开始以速度v ＝t 2－4t ＋3(单位：m /s )运动，求： (1)在t ＝4 s 时的位置； (2)在t ＝4 s 时运动的路程． 解：(1)在t ＝4 s 时该点的位移为⎠⎛04(t 2－4t ＋3)d t ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫13t3－2t2＋3t 40＝43(m )， 即在t ＝4 s 时该点距出发点43m .(2)∵v(t)＝t 2－4t ＋3＝(t －1)(t －3)， ∴在区间及上v(t)≥0， 在区间上，v(t)≤0. ∴在t ＝4 s 时的路程为s ＝⎠⎛01(t 2－4t ＋3)d t －⎠⎛13(t 2－4t ＋3)d t ＋⎠⎛34(t 2－4t ＋3)d t ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫13t3－2t2＋3t 10－⎝ ⎛⎭⎪⎫13t3－2t2＋3t 31＋13t 3－2t 2＋3t43＝4(m )， 即在t ＝4 s 时运动的路程为4 m .一物体在力F (x )(单位：N)的作用下沿与力F 相同的方向运动，力位移曲线如图所示．求该物体从x ＝0 m 处运动到x ＝4 m 处力F (x )做的功．由力位移曲线可知F (x )＝⎩⎪⎨⎪⎧10，0≤x≤2，3x ＋4，2＜x≤4，因此该物体从x ＝0处运动到x ＝4处力F (x )做的功为W ＝⎠⎛0210d x ＋⎠⎛24(3x ＋4)d x ＝10x 2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫32x2＋4x 42＝46(J)．解决变力做功应关注两点(1)首先将变力用其方向上的位移表示出来，这是关键的一步； (2)根据变力做功的公式将其转化为求定积分的问题．设有一长25 cm 的弹簧，若加以100 N 的力，则弹簧伸长到30 cm ，又已知弹簧伸长所需要的拉力与弹簧的伸长量成正比，求使弹簧由25 cm 伸长到40 cm 所做的功．解：设x 表示弹簧伸长的量(单位：m)，F (x )表示加在弹簧上的力(单位：N)．由题意F (x )＝kx ，且当x ＝0.05 m 时，F (0.05)＝100 N ，解得即0.05k ＝100，∴k ＝2 000， ∴F (x )＝2 000x .∴将弹簧由25 cm 伸长到40 cm 时所做的功为W ＝⎠⎛00.152 000x d x ＝1 000x 2.015＝22.5(J)．4.利用定积分求面积的策略由抛物线y 2＝8x (y ＞0)与直线x ＋y －6＝0及y ＝0所围成图形的面积为( ) A ．16－3223B ．16＋3223C.403D.403＋3223由题意，作图形如图所示，由⎩⎪⎨⎪⎧y2＝＞，x ＋y －6＝0，得⎩⎪⎨⎪⎧x ＝2，y ＝4，所以抛物线y 2＝8x (y ＞0)与直线x ＋y －6＝0的交点坐标为(2,4)．法一：(选y 为积分变量)S ＝⎠⎛04⎝ ⎛⎭⎪⎫6－y －18y2d y＝⎝⎛⎭⎪⎫6y －12y2－124y340＝24－8－124×64＝403.法二：(选x 为积分变量)S ＝⎠⎛02(8x)d x ＋⎠⎛26(6－x )d x＝8×23x 322＋⎝⎛⎭⎪⎫6x －12x262＝163＋⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫6×6－12×62－⎝ ⎛⎭⎪⎫6×2－12×22＝403.C1．本题易搞错被积函数及积分上、下限，误认为S ＝⎠⎛04－x －8x)d x ，从而得出S ＝16－3223的错误答案．2．求平面图形面积时，应首先求出交点坐标，确定积分上、下限，然后确定被积函数，判定积分的正负，用公式求解面积．如本例法一中的被积函数为f(y)＝6－y －18y 2，y ∈(0,4]，法二中的被积函数为f(x)＝⎩⎨⎧8x ，，2]，6－x ，，6].3．利用定积分求面积时，应根据具体问题选择不同的方法求解，常见类型有以下几种： (1)换元积分：当两区域所围成图形纵坐标一致时，换元变成对y 积分可简化运算．如本例中的法一． (2)分割求和：当两曲线处于不同区间时，可分割成几块，分别求出面积再相加，如本节例2的求解法．事实上，本例中的法二就是分割求和．(3)上正下负：若a ≤x ≤c 时，f(x)＜0，则⎠⎛a c f(x)d x ＜0；若c ≤x ≤b 时，f(x)≥0，则⎠⎛cb f(x)d x ≥0.此时曲线y ＝f(x)和直线x ＝a ，x ＝b(a ＜b)及y ＝0所围图形的面积是 S ＝⎪⎪⎪⎪⎠⎛ac ＋⎠⎛c b f(x)d x ＝－⎠⎛ac f(x)d x ＋⎠⎛c bd x.例：求正弦曲线y ＝sin x ，x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，3π2和直线x ＝0，x ＝3π2及y ＝0所围图形的面积S .解：作出曲线y ＝sin x 和直线x ＝0，x ＝3π2，y ＝0的草图，如图所示，所求面积为图中阴影部分的面积．由图可知，当x ∈时，曲线y ＝sin x 位于x 轴的上方； 当x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤π，3π2时，曲线位于x 轴下方． 因此，所求面积应为两部分的和，即S ＝π⎰32|sin x |d x ＝⎠⎛0πsin x d x －ππ⎰32sin x d x ＝－cos xπ＋cos xππ32＝3.(4)上下之差：若在区间上f (x )＞g (x )，则曲线f (x )与g (x )所围成的图形的面积S ＝⎠⎛a b d x .例：求由曲线y 2＝x ，y ＝x 3所围图形的面积S .解：作出曲线y 2＝x ，y ＝x 3的草图，如图所示，所求面积为图中阴影部分的面积．解方程组⎩⎪⎨⎪⎧y2＝x ，y ＝x3得交点的横坐标为x ＝0及x ＝1.因此，所求图形的面积为S ＝⎠⎛01xd x －⎠⎛01x 3d x ＝23x 321－14x 41＝512.1．(山东高考)直线y ＝4x 与曲线y ＝x 3在第一象限内围成的封闭图形的面积为( ) A ．22B ．4 2 C ．2 D ．4解析：选D 由4x ＝x 3，解得x ＝0或x ＝2或x ＝－2(舍去)，根据定积分的几何意义可知，直线y ＝4x 与曲线y ＝x 3在第一象限内围成的封闭图形的面积为⎠⎛02－＝⎝⎛⎭⎪⎫2x2－14x42＝4.2．一物体沿直线以v ＝3t ＋2(t 的单位：s ，v 的单位：m/s)的速度运动，则该物体在3 s ～6 s 间的运动路程为( )A ．46 mB ．46.5 mC ．87 mD ．47 m解析：选B s ＝⎠⎛36 (3t ＋2)d t ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫32t2＋2t 63＝(54＋12)－⎝ ⎛⎭⎪⎫272＋6＝46.5(m)．3．(天津高考)曲线y ＝x 2与直线y ＝x 所围成的封闭图形的面积为________．解析：如图，阴影部分的面积即为所求．由⎩⎪⎨⎪⎧y ＝x2，y ＝x 得A(1,1)．故所求面积为S ＝⎠⎛01(x －x 2)d x ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12x2－13x3⎪⎪⎪10＝16. 答案：164．设a >0，若曲线y ＝x 与直线x ＝a ，y ＝0所围成封闭图形的面积为a 2，则a ＝________. 解析：由已知得S ＝⎠⎛0a xd x ＝23x 32a＝23a 32＝a 2，所以a 12＝23，所以a ＝49. 答案：495．一物体在变力F (x )＝36x2(x 的单位：m ，F 的单位：N)的作用下沿坐标平面内x 轴的正方向由x ＝8处运动到x ＝18处，求力F (x )在这一过程中所做的功．解：由题意得力F (x )在这一过程中所做的功为F (x )在上的定积分，从而W ＝⎠⎛818F (x )d x ＝－36x －1188＝(－36×18－1)－(－36×8－1)＝(－2)－⎝ ⎛⎭⎪⎫－92＝52(J)．从而可得力F (x )在这一过程中所做的功为52 J.一、选择题1．用S 表示下图中阴影部分的面积，则S 的值是( )A .⎠⎛a c f (x )d xB.⎪⎪⎪⎪⎠⎛acC.⎠⎛a b f(x)d x ＋⎠⎛bc f(x)d x D .⎠⎛b c f (x )d x －⎠⎛ab f (x )d x解析：选D 由图可知，x 轴上方阴影部分的面积为⎠⎛b c ，x 轴下方阴影部分的面积为－⎠⎛ab f (x )d x ，故D 正确． 2．曲线y ＝x 3与直线y ＝x 所围图形的面积等于( ) A.⎠⎛－11(x －x 3)d x B.⎠⎛－11(x 3－x )d x C ．2⎠⎛01(x －x 3)d xD ．2⎠⎛－10(x －x 3)d x解析：选C 由⎩⎪⎨⎪⎧y ＝x ，y ＝x3，求得直线y ＝x 与曲线y ＝x 3的交点分别为(－1，－1)，(1,1)，(0,0)，由于两函数都是奇函数，根据对称性得S ＝2⎠⎛01(x －x 3)d x .3．由直线x ＝－π3，x ＝π3，y ＝0与曲线y ＝cos x 所围成的封闭图形的面积为( )A.12 B ．1 C.32D. 3 解析：选D 结合函数图象可得所求的面积是定积分∫π3－π3cos x d x ＝sin x π3－π3＝ 3. 4．一质点运动的速度与时间的关系为v (t )＝t 2－t ＋2，质点做直线运动，则它在时间内的位移为( )A.176B.143C.136 D.116解析：选A 质点在时间内的位移为⎠⎛12(t 2－t ＋2)d t ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫13t3－12t2＋2t 21＝176. 5．由抛物线y ＝x 2－x ，直线x ＝－1及x 轴围成的图形的面积为( ) A.23 B ．1 C.43 D.53解析：选B S ＝⎠⎛0－1(x 2－x )d x ＋⎠⎛01(x －x 2)d x＝⎝ ⎛⎭⎪⎫13x3－12x20－1＋⎝ ⎛⎭⎪⎫12x2－13x310＝1.二、填空题6．曲线y ＝sin x (0≤x ≤π)与直线y ＝12围成的封闭图形的面积为________．解析：由于曲线y ＝sin x (0≤x ≤π)与直线y ＝12的交点的横坐标分别为x ＝π6及x ＝5π6，因此所求图形的面积为∫5π6π6sin x －12d x ＝－cos x －12x 5π6π6＝3－π3.答案：3－π37．物体A 以速度v ＝3t 2＋1(t 的单位：s ；v 的单位：m/s)在一直线上运动，在此直线上，物体A 出发的同时，物体B 在物体A 的正前方5 m 处以v ＝10t 的速度与A 同向运动，则两物体相遇时物体A 运动的距离为________m.解析：设t ＝a 时两物体相遇，依题意有⎠⎛0a (3t 2＋1)d t －⎠⎛0a 10t d t ＝(t 3＋t )a 0－5t 2a 0＝5，即a 3＋a －5a 2＝5，(a －5)(a 2＋1)＝0，解得a ＝5，所以⎠⎛05(3t 2＋1)d t ＝53＋5＝130.答案：1308．有一横截面面积为4 cm 2的水管控制往外流水，打开水管后t s 末的流速为v (t )＝6t －t 2(单位：cm/s)(0≤t ≤6)，则t ＝0到t ＝6这段时间内流出的水量为________．解析：由题意可得t ＝0到t ＝6这段时间内流出的水量V ＝⎠⎛064(6t －t 2)d t ＝4⎠⎛6(6t －t 2)d t ＝4⎝⎛⎭⎪⎫3t2－13t360＝144(cm 3)．故t ＝0到t ＝6这段时间内流出的水量为144 cm 3. 答案：144 cm 3三、解答题9．求由曲线y ＝x 2和直线y ＝x 及y ＝2x 所围图形的面积S .解：由⎩⎪⎨⎪⎧y ＝x2，y ＝x 得A (1,1)，由⎩⎪⎨⎪⎧y ＝x2，y ＝2x 得B (2,4)．如图所示，所求面积(即图中阴影部分的面积)为S ＝⎠⎛01(2x －x )d x ＋⎠⎛12－x 2)d x ＝⎠⎛01x d x ＋⎠⎛12－x 2)d x ＝12x 210＋⎝⎛⎭⎪⎫x2－13x321＝76.10．有一动点P 沿x 轴运动，在时间t 时的速度为v (t )＝8t －2t 2(速度的正方向与x 轴正方向一致)．(1)点P 从原点出发，当t ＝6时，求点P 离开原点的路程和位移； (2)求点P 从原点出发，经过时间t 后又返回原点时的t 值． 解：(1)由v (t )＝8t －2t 2≥0，得0≤t ≤4， 即当0≤t ≤4时，P 点向x 轴正方向运动； 当t >4时，P 点向x 轴负方向运动．最新中小学教案、试题、试卷故t ＝6时，点P 离开原点的路程为s 1＝⎠⎛04(8t －2t 2)d t －⎠⎛46(8t －2t 2)d t＝⎝⎛⎭⎪⎫4t2－23t340－⎝ ⎛⎭⎪⎫4t2－23t364＝1283. 当t ＝6时，点P 的位移为⎠⎛06(8t －2t 2)d t ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫4t2－23t360＝0. (2)依题意⎠⎛0t (8t －2t 2)d t ＝0，即4t 2－23t 3＝0，解得t ＝0或t ＝6，而t ＝0对应于P 点刚开始从原点出发的情况， ∴t ＝6是所求的值．。
高中数学第一章导数及其应用1定积分的简单应用定积分在物理中的应用素材
定积分在物理中的应用摘要：伟大的科学家牛顿，有很多伟大的成就，建立了经典物理理论，比如：牛顿三大定律，万有引力定律等；另外，在数学上也有伟大的成就，创立了微积分.微积分（Calculus）是高等数学中研究函数的微分、积分以及有关概念和应用的数学分支。
它是数学的一个基础学科.内容主要包括极限、微分学、积分学及其应用.微分学包括求导数的运算，是一套关于变化率的理论。
它使得函数、速度、加速度和曲线的斜率等均可用一套通用的符号进行讨论。
积分学，包括求积分的运算，为定义和计算面积、体积等提供一套通用的方法。
微积分最重要的思想就是用"微元"与”无限逼近"，好像一个事物始终在变化你很难研究，但通过微元分割成一小块一小块，那就可以认为是常量处理,最终加起来就行。
微积分学是微分学和积分学的总称。
它是一种数学思想,‘无限细分'就是微分，‘无限求和’就是积分。
无限就是极限，极限的思想是微积分的基础，它是用一种运动的思想看待问题。
微积分堪称是人类智慧最伟大的成就之一.在高中物理中，微积分思想多次发挥了作用.定义：设函数f(x)在［a,b]上有界，在[a,b ］中任意插入若干个分点 a=X0〈X1〈...〈Xn —1<Xn=b 把区间[a ，b ］分成n 个小区间 [X0，X1]，..。
[Xn —1，Xn]。
在每个小区间[Xi —1，Xi ］上任取一点ξi(Xi -1≤ξi≤Xi ），作函数值f(ξi ）与小区间长度的乘积f(ξi ）△Xi ，并作出和()in i ix s ∆=∑=1ξ如果不论对［a,b]怎样分法，也不论在小区间上的点ξi 怎样取法,只要当区间的长度趋于零时，和S 总趋于确定的极限I ，这时我们称这个极限I 为函数f （x)在区间[a ，b]上的定积分， 记作: ()dx x f a b⎰即： ()()ini ia bx f I dx x f ∆==∑⎰==11lim ξλ变力沿直线所作的功设物体在连续变力F(x ）作用下沿x 轴从x=a 移动到x=b ，力的方向与运动方向平行，求变力所作的功.在[a ，b]上任取子区间[x ，x+dx ］，在其上所作的功元素为()dx x F dW =因此变力F （x ）在区间［a,b ］上所作的功为()dx x F W b a⎰=例1．在一个带+q 电荷所产生的电场作用下，一个单位正电荷沿直线从距离点电荷a 处移动到b 处（a 〈b ），求电场力所做的功。
1.7定积分在物理中的简单应用
b xБайду номын сангаас
六．精彩一练 练习：如果1N能拉长弹簧1cm 为了将弹簧拉长6cm 需做功（ 1N能拉长弹簧1cm， 6cm， 1、练习：如果1N能拉长弹簧1cm，为了将弹簧拉长6cm，需做功（ A 0.18J B 0.26J C 0.12J D 0.28J
x A
O
）
BC
x
五．归纳总结
、
总结： 总结：1、定积分的几何意义是： 定积分的几何意义是：
在区间[a , b]上的曲线 y = f ( x )与直线 x = a
x = b以及x 轴所围成的图形的面积的 代数和， 代数和，即
∫
b
a
f ( x )dx = S x轴上方－S x轴下方
因此求一些曲边图形的面积要可以利用定积分 的几何意义以及微积分基本定理， 的几何意义以及微积分基本定理，但要特别注 意图形面积与定积分不一定相等，如函数 意图形面积与定积分不一定相等， 的图像与 x 轴围成的图形的面积为4,而其定积分为0. 轴围成的图形的面积为4,而其定积分为0. 4,而其定积分为 2、求曲边梯形面积的方法与步骤： 求曲边梯形面积的方法与步骤： (1)画图 并将图形分割为若干个曲边梯形； 画图， (1)画图，并将图形分割为若干个曲边梯形； (2)对每个曲边梯形确定其存在的范围 对每个曲边梯形确定其存在的范围， (2)对每个曲边梯形确定其存在的范围，从而确 定积分的上、下限； 定积分的上、下限； (3)确定被积函数 确定被积函数； (3)确定被积函数； (4)求出各曲边梯形的面积和 求出各曲边梯形的面积和， (4)求出各曲边梯形的面积和，即各积分的绝对 值的和。 值的和。
几种常见的曲边梯形面积的计算方法： 3、几种常见的曲边梯形面积的计算方法： 型区域： x型区域：
1.7.1 定积分在几何中的简单应用
a
O a
b
f (x )d x f (x )d x
a
c
b
a
b
f (x )d x -S f (x )d x
a
c
f
c
f (x )d x 。
c
yf (x)
b x
当f(x)0时，由yf (x)、xa、xb 与 x 轴所围成
的曲边梯形位于 x 轴的下方，
一、复习回顾
2、牛顿—莱布尼茨公式
2 2
-1
O
1A
x
-1
＝
2 3
3
1
x
2
0
1 3
x
3
1 0
＝
2 3
-
1 3
＝
1 3
归纳
定 积 分 的 简 单 应 用
求由曲线围成的平面图形面积的解题步骤：
（1）画草图，求出曲线的交点坐标
（2）将曲边形面积转化为曲边梯形面积 （3）确定被积函数及积分区间 （4）计算定积分，求出面积
四、例题实践求曲边形面积
1.7.1定积分在几何中的简单应用
定 积 分 的 简 单 应 用
一、复习回顾 1、定积分的几何意义：
当 f(x ) 0 时 ， 积 分
a f ( x ) dx
b
在 几 何 上 表 示 由 y = f (x )、
xa、xb与 x轴所围成的曲边梯形的面积。
y yf (x) O a b y
x
b
思考
如图, 一桥拱的形状为抛 定 积 物线, 已知该抛物线拱的高为 分 常数h, 宽为常数b. 的 2 简 求证: 抛物线拱的面积 S bh 3 单 应 用 建立平面直角坐标系 确定抛物线方程
单元教学设计《导数及其应用》
课题名称《导数及其应用》单元教学设计设计者姓名冯德福设计者单位酒泉市实验中学联系电话《导数及其应用》单元教学设计（冯德福酒泉市实验中学）一、教学要素分析1、数学分析（1）该单元在整个高中数学中的地位和作用导数的概念是大学数学微积分的核心概念之一，是中学数学中特别重要的内容，在中学数学与高等数学之间起着承前启后的衔接作用。
导数以不同的形式渗透到高中数学的好多方面，与高中数学的许多内容都有密切的联系。
导数是研究函数性质、探求函数的极值最值、求曲线的斜率、证明不等式等的利器，为解决中学数学问题提供了新的视野。
在中学数学中的应用涉及到函数、三角、数列、不等式、向量、解析几何、立体几何等方面.应用导数可以十分方便地处理中学数学问题. 同时导数也是解决一些物理、化学问题等其他实际问题等的有力工具。
（2）导数在实际生活中的应用导数在物理、化学、生物、天文、地理、经济等领域都有着十分广泛和主要的应用。
为了突出导数概念的实际背景，教材选用了两个物理问题作为典型实例，从平均变化率到瞬时变化率的过程，引出导数概念，揭示导数的本质——导数就是瞬时变化率。
这也是导数的物理意义。
现实生活中经常遇到求利润最大、用料最省和效率最高等优化问题，这些问题常转化为数学中求函数的最值问题，而导数是求函数最值的强有力工具，因此我们利用导数解决生活中的优化问题就自然而然地用到导数了。
物理方面，学习了导数及其应用以后，学生可以很容易地根据做变速直线运动物体的运动方程：s=s(t),算出物体的瞬时速度 , 瞬时加速度；对非稳恒电流，就可以算出其瞬时电流强度；化学与数学紧密相关。
化学中的反应速度、冷却速度等都可以通过微积分的方法来解决。
（3）该单元的蕴含的基本数学思想和方法，以及数学文化价值在知识传授上，采用从特殊到一般，从猜想到探究，由感性上升到理性的思路，让学生充分感受数学知识产生过程，学会进行数学推理和探究方法。
同时，借助函数图象的直观性，即函数的平均变化率就是曲线割线所在直线的斜率，再利用无限逼近的数学思想得到曲线的切线和导数的关系――导数的几何意义，充分体现了数形结合思想和“无限逼近”的极限思想。
高中数学 第一章 导数及其应用 1.7 定积分的简单应用同步练习(含解析)新人教A版选修22
1.7定积分的简单应用1.由曲线y ＝x 2－1、直线x ＝0、x ＝2和x 轴围成的封闭图形的面积(如图)是()A.⎠⎛02(x 2－1)d x B ．|⎠⎛02(x 2－1)d x |C.⎠⎛02|x 2－1|d xD.⎠⎛01(x 2－1)d x ＋⎠⎛12(x 2－1)d x答案：C解析：解答: y ＝|x 2－1|将x 轴下方阴影反折到x 轴上方，其定积分为正，故应选C. 分析： 函数f(x )与x =a,x =b,y=0所围成的封闭图形的面积为|()|baf x dx ⎰2.曲线y ＝x 3－3x 和y ＝x 围成的图形面积为( ) A ．4 B ．8 C ．10 D ．9答案：B解析：解答: 由⎩⎪⎨⎪⎧y ＝x 3－3x ，y ＝x ，解得⎩⎪⎨⎪⎧x ＝0，y ＝0.或⎩⎪⎨⎪⎧x ＝2，y ＝2，或⎩⎪⎨⎪⎧x ＝－2，y ＝－2.∵两函数y ＝x 3－3x 与y ＝x 均为奇函数，∴S ＝2⎠⎛02[x －(x 3－3x )]d x ＝2·⎠⎛02(4x －x 3)d x＝2(2x 2－14x 4)20＝8，故选B.分析：求解两个函数围成的面积先求它们的交点确定积分的上下限，在进行积分 3. 一物体以速度v ＝(3t 2＋2t)m/s 做直线运动，则它在t ＝0s 到t ＝3s 时间段内的位移是( ) A ． 31m B ．36m C ．38m D ．40m答案：B解析：解答: S ＝⎠⎛03(3t 2＋2t)dt ＝(t 3＋t 2)30＝33＋32＝36(m)，故应选B. 分析：位移是对速度的积分，速度是位移的导数4. 一物体在力F(x )＝4x －1(单位：N)的作用下，沿着与力F 相同的方向，从x ＝1运动到x ＝3处(单位：m)，则力F(x )所做的功为( ) A ．8J B ．10J C ．12J D ．14J答案：C解析：解答: 由变力做功公式有：W ＝⎠⎛13(4x －1)d x ＝(2x 2－x )31＝14(J)，故应选D分析：机械功是力对路程的积分，考查定积分在物理学上的应用5. 若某产品一天内的产量(单位：百件)是时间t 的函数，若已知产量的变化率为a ＝36t ，那么从3小时到6小时期间内的产量为( ) A.12 B ．3－32 2 C ．6＋3 2 D ．6－3 2答案：D 解析：解答: ⎠⎛3636t dt ＝6t63＝6－32，故应选D.分析：产量的变化率是产量的导数，故产量是对产量变化率的积分 6.如图所示，阴影部分的面积为( )A.ba ⎰f(x )d x B.ba ⎰g(x )d x C.ba ⎰[f(x )-g(x )]d x D.ba⎰[g(x )-f(x )]d x答案：C解析：解答:由题图易知，当x ∈[a ，b]时，f(x )>g(x )，所以阴影部分的面积为ba⎰[f(x )-g(x )]d x .分析：注意在这里式ba⎰[f(x )-g (x )]d x .中要保证 f(x )>g(x )对于任意x ∈[a ，b]恒成立7. 直线x =-1，x =1，y=0与曲线y=sin x 所围成的平面图形的面积表示为( ) A.11-⎰sin x d x B.10⎰sin x d x C.1-⎰2sin x d xD.1⎰2sin x d x答案：D解析：解答:选D.由于y=sin x ，x ∈[-1，1]为奇函数，当x ∈[-1，0]时，sin x ≤0；当x ∈(0，1]时，sin x >0.由定积分的几何意义，直线x =-1，x =1，y=0与曲线y=sin x 所围成的平面图形的面积为11-⎰|sin x |d x =1⎰2sin x d x .分析：定积分满足可加性，定积分也满足奇偶性 8. 由y=1x，x =1，x =2，y=0所围成的平面图形的面积为( ) A.ln2 B.ln2-1 C.1+ln2D.2ln2答案：A解析：解答: 选A.画出曲线y=1x(x >0)及直线x =1，x =2，y=0，则所求面积S 为如图所示阴影部分面积.所以S=21⎰1xd x =ln x 21=ln2-ln1=ln2分析： 简单题，考查定积分在求解面积中的应用9.已知a=(sin x ，cos x )，b=(cos x ，sin x )，f(x )=a ·b ，则直线x =0，x =34π，y=0以及曲线y=f(x )围成平面图形的面积为( )A.12C.32答案：C解析：解答: 选C.由a=(sin x ，cos x )，b=(cos x ，sin x )， 得f(x )=a ·b=2sin x cos x =sin2x ，当x ∈[0,]2π时，sin2x ≥0； 当x ∈3(,]24ππ时，sin2x <0. 由定积分的几何意义，直线x =0，x =34π，y=0以及曲线y=f(x )围成平面图形的面积为 20π⎰sin2x d x -342ππ⎰sin2x d x=-12cos2x |20π+12cos2x |342ππ=1+12=32. 分析：求出函数解析式，确定积分区间，利用定积分的几何意义计算面积. 10.若两曲线y=x 2与y=c x 3(c>0)围成图形的面积是23，则c 等于( ) A.13B.12C.1D.23答案：B解析：解答: 选B.由23y x y cx⎧=⎨=⎩得交点(0，0)，211(,)c c ， 则S=1c ⎰(x 2-c x 3)d x=3411()340c x x c -=23，c=12. 分析：解答此题时往往误认为积分上限是1，积分区间错误的确定为[0，1].确定积分区间必须通过解曲线交点确定11.用S 表示图中阴影部分的面积，则S 的值是()A.ca⎰f(x )d xB. ca⎰f(x )d x | C.b a⎰f(x )d x +cb ⎰f(x )d x D.cb ⎰f(x )d x -ba⎰f(x )d x答案：D 解析：解答: s=()||cbf x dx ⎰=cb⎰f(x )d x -ba⎰f(x )d x ,故选D分析：函数f(x )与x =a,x =b,y=0所围成的封闭图形的面积为|()|baf x dx ⎰12. ⎠⎛01(x 2＋2)d x ＝( )A.72 B.73 C ．2 D ．1答案：B解析：解答:123011(2)203x dx x x +=+⎰＝73.分析： 定积分的求解运用到微积分基本定理。
1.7定积分的简单应用(zi用)
22 3
3
x2
|80
( 1 2
x2
4 x) |84
40 3
法2：s 8 2xdx 1 4 (8 4)
0
2
22 3
3
x2
|80
8
X型求解法
2 2 16 2 8 40
3
3
法3：s
4
[(4
y)
1
y2 ]dy
0
2
(4
y
1 2
y2
1 6
y3
)
|04
x 1 y2 2
x 4 y
4 4 1 42 1 43 40
4
(0 ≤ x ≤ 2) (单位:N)的作用下,沿着 ( x 2)
与力 F 相同的方向,从 x=0 处运动到 x=4 处(单位:m),则力 F(x)所
作的功为( )J
(A)44 (B)46 (C)48 (D)50
B
析：W
4
F ( x)dx
2
10dx
4
(3x 4)dx
0
0
2
10 x
|02
的交点坐标是(-1,0)，(1,0).所求面积
如图阴影所示：
所以：
S 2 (x2 1)dx 1 (x2 1)dx
1
1
x
( x3 x) 2 ( x3 x) 1 8
3
13
1 3
类型2：由两条曲线y=f(x)和y=g(x)，直线 x=a,x=b(a<b)所围成平面图形的面积S
y f (x)
1.7定积分的简单应用
定积分在几何和物理中的应用
1.7.1 定积分的简单应用
定积分在几何中的应用
新人教A高中数学教材目录必修选修很全面
新人教A高中数学教材目录必修选修很全面人教A版高中数学教材目录(必修+选修)必修1第一章集合与函数概念1.1 集合1.2 函数及其表示1.3 函数的基本性质实习作业小结复习参考题第二章基本初等函数（Ⅰ）2.1 指数函数2.2 对数函数2.3 幂函数小结复习参考题第三章函数的应用3.1 函数与方程3.2 函数模型及其应用实习作业小结复习参考题必修2第一章空间几何体1.1 空间几何体的结构1.2 空间几何体的三视图和直观图1.3 空间几何体的表面积与体积实习作业小结复习参考题第二章点、直线、平面之间的位置关系2.1 空间点、直线、平面之间的位置关系2.2 直线、平面平行的判定及其性质2.3 直线、平面垂直的判定及其性质小结复习参考题第三章直线与方程3.1 直线的倾斜角与斜率3.2 直线的方程3.3 直线的交点坐标与距离公式小结复习参考题第四章圆与方程4.1 圆的方程4.2 直线、圆的位置关系4.3 空间直角坐标系小结复习参考题必修3第一章算法初步1.1 算法与程序框图1.2 基本算法语句1.3 算法案例阅读与思考割圆术小结复习参考题第二章统计2.1 随机抽样阅读与思考一个著名的案例阅读与思考广告中数据的可靠性阅读与思考如何得到敏感性问题的诚实反应2.2 用样本估计总体阅读与思考生产过程中的质量控制图2.3 变量间的相关关系阅读与思考相关关系的强与弱实习作业小结复习参考题第三章概率3.1 随机事件的概率阅读与思考天气变化的认识过程3.2 古典概型3.3 几何概型阅读与思考概率与密码小结复习参考题必修4第一章三角函数1.1 任意角和弧度制1.2 任意角的三角函数1.3 三角函数的诱导公式1.4 三角函数的图象与性质1.5 函数y=Asin(ωx+ψ) 的图象1.6 三角函数模型的简单应用小结复习参考题第二章平面向量2.1 平面向量的实际背景及基本概念2.2 平面向量的线性运算2.3 平面向量的基本定理及坐标表示2.4 平面向量的数量积2.5 平面向量应用举例小结复习参考题第三章三角恒等变换3.1两角和与差的正弦、余弦和正切公式3.2 简单的三角恒等变换小结复习参考题必修5第一章解三角形1.1 正弦定理和余弦定理探究与发现解三角形的进一步讨论1.2 应用举例阅读与思考海伦和秦九韶1.3 实习作业小结复习参考题第二章数列2.1 数列的概念与简单表示法阅读与思考斐波那契数列阅读与思考估计根号下2的值2.2 等差数列2.3 等差数列的前n项和2.4 等比数列2.5 等比数列前n项和阅读与思考九连环探究与发现购房中的数学小结复习参考题第三章不等式3.1 不等关系与不等式3.2 一元二次不等式及其解法3.3 二元一次不等式（组）与简单的线性规划问题阅读与思考错在哪儿信息技术应用用Excel解线性规划问题举例3.4 基本不等式2abba+≤小结复习参考题选修1－1第一章常用逻辑用语1.1 命题及其关系1.2 充分条件与必要条件1.3 简单的逻辑联结词1.4 全称量词与存在量词小结复习参考题第二章圆锥曲线与方程2.1 椭圆探究与发现为什么截口曲线是椭圆信息技术应用用《几何画板》探究点的轨迹：椭圆2.2 双曲线2.3 抛物线阅读与思考圆锥曲线的光学性质及其应用小结复习参考题第三章导数及其应用3.1 变化率与导数3.2 导数的计算探究与发现牛顿法──用导数方法求方程的近似解3.3 导数在研究函数中的应用信息技术应用图形技术与函数性质3.4 生活中的优化问题举例实习作业走进微积分小结复习参考题选修1－2第一章统计案例1.1 回归分析的基本思想及其初步应用1.2 独立性检验的基本思想及其初步应用实习作业小结复习参考题第二章推理与证明2.1 合情推理与演绎推理阅读与思考科学发现中的推理2.2 直接证明与间接证明小结复习参考题第三章数系的扩充与复数的引入3.1 数系的扩充和复数的概念3.2 复数代数形式的四则运算小结复习参考题第四章框图4.1 流程图4.2 结构图信息技术应用用Word2002绘制流程图小结复习参考题选修2-1第一章常用逻辑用语1.1 命题及其关系1.2 充分条件与必要条件1.3 简单的逻辑联结词1.4 全称量词与存在量词小结复习参考题第二章圆锥曲线与方程2.1 曲线与方程2.2 椭圆探究与发现为什么截口曲线是椭圆信息技术应用用《几何画板》探究点的轨迹：椭圆2.3 双曲线探究与发现2.4 抛物线探究与发现阅读与思考小结复习参考题第三章空间向量与立体几何3.1 空间向量及其运算阅读与思考向量概念的推广与应用3.2 立体几何中的向量方法小结复习参考题选修 2-2第一章导数及其应用1.1 变化率与导数1.2 导数的计算1.3 导数在研究函数中的应用1.4 生活中的优化问题举例1.5 定积分的概念1.6 微积分基本定理1.7 定积分的简单应用小结复习参考题第二章推理与证明2.1 合情推理与演绎推理2.2 直接证明与间接证明2.3 数学归纳法小结复习参考题第三章数系的扩充与复数的引入3.1 数系的扩充和复数的概念3.2 复数代数形式的四则运算小结复习参考题选修2-3第一章计数原理1.1 分类加法计数原理与分步乘法计数原理探究与发现子集的个数有多少1.2 排列与组合探究与发现组合数的两个性质1.3 二项式定理探究与发现“杨辉三角”中的一些秘密小结复习参考题第二章随机变量及其分布2.1 离散型随机变量及其分布列2.2 二项分布及其应用探究与发现服从二项分布的随机变量取何值时概率最大2.3 离散型随机变量的均值与方差2.4 正态分布信息技术应用μ，σ对正态分布的影响小结复习参考题第三章统计案例3.1 回归分析的基本思想及其初步应用3.2 独立性检验的基本思想及其初步应用实习作业小结复习参考题选修3-1数学史选讲第一讲早期的算术与几何一古埃及的数学二两河流域的数学三丰富多彩的记数制度第二讲古希腊数学一希腊数学的先行者二毕达哥拉斯学派三欧几里得与《原本》四数学之神──阿基米德第三讲中国古代数学瑰宝一《周髀算经》与赵爽弦图二《九章算术》三大衍求一术四中国古代数学家第四讲平面解析几何的产生一坐标思想的早期萌芽二笛卡儿坐标系三费马的解析几何思想四解析几何的进一步发展第五讲微积分的诞生一微积分产生的历史背景二科学巨人牛顿的工作三莱布尼茨的“微积分”第六讲近代数学两巨星一分析的化身──欧拉二数学王子──高斯第七讲千古谜题一三次、四次方程求根公式的发现二高次方程可解性问题的解决三伽罗瓦与群论四古希腊三大几何问题的解决第八讲对无穷的深入思考一古代的无穷观念二无穷集合论的创立三集合论的进一步发展与完善第九讲中国现代数学的开拓与发展一中国现代数学发展概观二人民的数学家──华罗庚三当代几何大师──陈省身学习总结报告选修3-3球面上的几何第一讲从欧氏几何看球面一平面与球面的位置关系二直线与球面的位置关系和球幂定理三球面的对称性思考题第二讲球面上的距离和角一球面上的距离二球面上的角思考题第三讲球面上的基本图形一极与赤道二球面二角形三球面三角形1.球面三角形2.三面角3.对顶三角形4.球极三角形思考题第四讲球面三角形一球面三角形三边之间的关系二、球面“等腰”三角形三球面三角形的周长四球面三角形的内角和思考题第五讲球面三角形的全等1.“边边边”(s.s.s)判定定理2.“边角边”(s.a.s.)判定定理3.“角边角”(a.s.a.)判定定理4.“角角角”(a.a.a.)判定定理思考题第六讲球面多边形与欧拉公式一球面多边形及其内角和公式二简单多面体的欧拉公式三用球面多边形的内角和公式证明欧拉公式思考题第七讲球面三角形的边角关系一球面上的正弦定理和余弦定理二用向量方法证明球面上的余弦定理1.向量的向量积2.球面上余弦定理的向量证法三从球面上的正弦定理看球面与平面四球面上余弦定理的应用──求地球上两城市间的距离思考题第八讲欧氏几何与非欧几何一平面几何与球面几何的比较二欧氏平行公理与非欧几何模型──庞加莱模型三欧氏几何与非欧几何的意义阅读与思考非欧几何简史学习总结报告选修3-4对称与群第一讲平面图形的对称群一平面刚体运动1.平面刚体运动的定义2.平面刚体运动的性质思考题二对称变换1.对称变换的定义2.正多边形的对称变换3.对称变换的合成4.对称变换的性质5.对称变换的逆变换思考题三平面图形的对称群思考题第二讲代数学中的对称与抽象群的概念一n元对称群Sn 思考题二多项式的对称变换思考题三抽象群的概念1.群的一般概念2.直积思考题第三讲对称与群的故事一带饰和面饰二化学分子的对称群三晶体的分类四伽罗瓦理论学习总结报告附录一附录二选修4-1几何证明选讲第一讲相似三角形的判定及有关性质一平行线等分线段定理二平行线分线段成比例定理三相似三角形的判定及性质1.相似三角形的判定2.相似三角形的性质四直角三角形的射影定理第二讲直线与圆的位置关系一圆周角定理二圆内接四边形的性质与判定定理三圆的切线的性质及判定定理四弦切角的性质五与圆有关的比例线段第三讲圆锥曲线性质的探讨一平行射影二平面与圆柱面的截线三平面与圆锥面的截线学习总结报告选修 4-2矩阵与变换第一讲线性变换与二阶矩阵一线性变换与二阶矩阵（一）几类特殊线性变换及其二阶矩阵1.旋转变换2.反射变换3.伸缩变换4.投影变换5.切变变换（二）变换、矩阵的相等二二阶矩阵与平面向量的乘法三线性变换的基本性质（一）线性变换的基本性质（二）一些重要线性变换对单位正方形区域的作用第二讲变换的复合与二阶矩阵的乘法一复合变换与二阶矩阵的乘法二矩阵乘法的性质第三讲逆变换与逆矩阵一逆变换与逆矩阵1.逆变换与逆矩阵2.逆矩阵的性质二二阶行列式与逆矩阵三逆矩阵与二元一次方程组1.二元一次方程组的矩阵形式2.逆矩阵与二元一次方程组探究与发现三阶矩阵与三阶行列式第四讲变换的不变量与矩阵的特征向量一变换的不变量——矩阵的特征向量1.特征值与特征向量2.特征值与特征向量的计算二特征向量的应用1.Ａnα的简单表示2.特征向量在实际问题中的应用学习总结报告选修4-4 坐标系与参数方程引言第一讲坐标系一平面直角坐标系二极坐标系三简单曲线的极坐标方程四柱坐标系与球坐标系简介第二讲参数方程一曲线的参数方程二圆锥曲线的参数方程三直线的参数方程四渐开线与摆线学习总结报告选修4-5 不等式选讲引言第一讲不等式和绝对值不等式一不等式1.不等式的基本性质2.基本不等式3.三个正数的算术-几何平均不等式二绝对值不等式1.绝对值三角不等式2.绝对值不等式的解法第二讲证明不等式的基本方法一比较法二综合法与分析法三反证法与放缩法第三讲柯西不等式与排序不等式一二维形式柯西不等式阅读与思考法国科学家柯西二一般形式的柯西不等式三排序不等式第四讲数学归纳法证明不等式一数学归纳法二用数学归纳法证明不等式学习总结报告选修4-6 初等数论初步引言第一讲整数的整除一整除1.整除的概念和性质2.带余除法3.素数及其判别法二最大公因数与最小公倍数1.最大公因数2.最小公倍数三算术基本定理第二讲同余与同余方程一同余1.同余的概念2.同余的性质二剩余类及其运算三费马小定理和欧拉定理四一次同余方程1.一次同余方程2.大衍求一术五拉格朗日插值法和孙子定理六弃九验算法第三讲一次不定方程一二元一次不定方程二二元一次不定方程的特解三多元一次不定方程第四讲数论在密码中的应用一信息的加密与去密二大数分解和公开密钥学习总结报告附录一剩余系和欧拉函数附录二多项式的整除性选修4-7 优选法与试验设计初步引言第一讲优选法一什么叫优选法二单峰函数三黄金分割法——0.618法1.黄金分割常数2.黄金分割法——0.618法阅读与思考黄金分割研究简史四分数法1.分数法阅读与思考斐波那契数列和黄金分割2.分数法的最优性五其他几种常用的优越法1.对分法2.盲人爬山法3.分批试验法4.多峰的情形六多因素方法1.纵横对折法和从好点出发法2.平行线法3.双因素盲人爬山法第二讲试验设计初步一正交试验设计法1.正交表2.正交试验设计3.试验结果的分析4.正交表的特性二正交试验的应用学习总结报告附录一、附录二、附录三选修4-9 风险与决策引言第一讲风险与决策的基本概念一风险与决策的关系二风险与决策的基本概念1.风险（平均损失）2.平均收益3.损益矩阵4.风险型决策探究与发现风险相差不大时该如何决策第二讲决策树方法第三讲风险型决策的敏感性分析第四讲马尔可夫型决策简介一马尔可夫链简介1.马尔可夫性与马尔可夫链2.转移概率与转移概率矩阵二马尔可夫型决策简介三长期准则下的马尔可夫型决策理论1.马尔可夫链的平稳分布2.平稳分布与马尔可夫型决策的长期准则3.平稳准则的应用案例学习总结报告附录。
高中数学第一章导数及其应用1.7变化率问题课件新人教A版选修22
[b
f
(x)－g(x)]
dx
图④中，f(x)>g(x)>0，面积S＝____a ______________；
[b
f
(x)－g(x)]
dx
图⑤中，f(x)>0，g(x)<0，面积S＝__a___________________．
2．变速直线运动的路程 做变速直线运动的物体所经过的路程s，等于其速度函数v＝v(t)(v(t)≥0)在时
1．由直线x＝0、x＝23π、y＝0与曲线y＝2sinx所围成的图形的面积等于( A )
A．3
B．32
C．1 [解析]
D．12 所求面积S＝022π2sinxdx＝－2cosx203π来自＝－2(－12－1)＝3．
2．已知自由落体的速率v＝gt，则落体从t＝0到t＝t0所走的路程为( C )
bv(t)dt 间区间[a，b]上的定积分，即s＝__a_________．
3．变力做功 一物体在恒力F(单位：N)的作用下做直线运动，如果物体沿着与F相同的方 向移动了sm，则力F所做的功为W＝Fs． 如果物体在变力F(x)的作用下沿着与F(x)相同的方向从x＝a移动到x＝b．则变
bF(x)dx 力F(x)做的功W＝___a _______．
新课标导学
数学
选修2-2 ·人教A版
第一章
导数及其应用
1．7 定积分的简单应用
1
自主预习学案
2
互动探究学案
3
课时作业学案
自主预习学案
定积分的思想即“化整为零→近似代替→积零为整→取极限”．定积分这种 “和的极限”的思想，在数学、物理、工程技术、 其他的知识领域以及人们在生产实践活动中具有普 遍的意义，很多问题的数学结构与定积分中求”和 的极限”的数学结构是一样的，那么如何用积分的 方法求曲边梯形的面积、变速直线运动的路程等实际问题呢？
1.7 定积分的简单应用(1)
W F ( x)dx
0
L
L
0
1 2 L 1 2 kxdx kx |0 kL 2 2
练习
1.一物体沿直线以v=2t+3(t的单位为s,v的 单位为m/s)的速度运动,求该物体在3~5s 间行进的路程.
S (2t 3)dt 22m
3 5
2.一物体在力F(x)=3x+4(单位:N)的作用下, 沿着与力F相同的方向,从x=0处运动到 x=4处(单位:m),求F(x)所作的功. 40
3 2
(2)S (e e x )dx 1
0
1
定积分在物理中的应用
一辆汽车的速度一时间曲线如图所示，求 汽车在这 1 min 行驶的路程。
3t vt 30 - 1.5t 90 (0 t 10) (10 t 40) (40 t 60)
的图形的面积.
解 两曲线的交点
y x 6x (0,0), ( 2,4), ( 3,9). 2 y x
3
y x2
A1
0
2
(x 6 x x )dx
3 2
y x3 6x
A2 ( x x 6 x)dx
2 3 0
3
于是所求面积
0 3
A A1 A2
2
4 2 3 2 2 2 3 1 2 16 64 26 8 2 2 x |0 ( x x 4 x) |2 18 3 3 2 3 3 3
练习
求下列曲线所围成的图形的面积:
(1)y=x2,y=2x+3;
(2)y=ex,y=e,x=0.
32 (1) S ((2 x 3) x )dx 1 3
人教版高中数学章节目录
第一章集合与函数概念
集合
函数及其表示
函数的基本性质
第二章基本初等函数(Ⅰ)
指数函数
对数函数
幂函数
第三章函数的应用
函数与方程
函数模型及其应用
人教版高中数学必修二目录
第一章空间几何体
空间几何体的结构
空间几何体的三视图和直观图
空间几何体的表面积与体积
第二章点、直线、平面之间的位置关系
3.3 导数在研究函数中的应用
3.4 生活中的优化问题举例
人教版高中数学选修1-2目录
第一章 统计案例
1.1 回归分析的基本思想及其初步应用
1.2 独立性检验的基本思想及其初步应用
第二章 推理与证明
2.1 合情推理与演绎推理
2.2 直接证明与间接证明
第三章 数系的扩充与复数的引入
3.1 数系的扩充和复数的概念
2.2 二项分布及其应用
2.3 离散型随机变量的均值与方差
2.4 正态分布
第三章 统计案例
3.1 回归分析的基本思想及其初步应用
3.2 独立性检验的基本思想及其初步应用
人教版高中数学选修4-1目录
第一讲 相似三角形的判定及有关性质
一 平行线等分线段定理
二 平行线分线段成比例定理
三 相似三角形的判定及性质
2.2 直接证明与间接证明
2.3 数学归纳法
第三章 数系的扩充与复数的引入
3.1 数系的扩充和复数的概念
3.2 复数代数形式的四则运算
人教版高中数学选修2-3目录
第一章 计数原理
1.1 分类加法计数原理与分步乘法计数原理
1.2 排列与组合
1.3 二项式定理
1.5定积分的概念+1.6微积分基本定理+1.7定积分的简单应用
(6) 0π2 (3x＋sinx)dx
(7)
3
(3x2－2x＋1)dx
－1
(8)12x12dx
(1)1xdx 0
[解析] ∵(x22)′＝x，∴1xdx＝x22|10＝12． 0
(2)
π
2 sinxdx
0
[解析]
∵(－cosx)′＝sinx，∴
π2sinxdx＝－cosx|π02
0
＝(－cosπ2)－(－cos0)＝1．
⑦ʃbaaxdx＝lnaxaba(a>0 且 a≠1). ⑧ʃbaexdx＝ex|ba.
其中②③为①的特例， ⑧为⑦的特例
知识点四 定积分的性质
(1)bkf(x)dx＝
kbf(x)dx a
(k
为常数)；
a
(2)b[f1(x)±f2(x)]dx＝
bf1(x)dx±bf2(x)dx
a
a
；
a
cf(x)dx＋bf(x)dx
知识点二 定积分的概念 如果函数 f(x)在区间[a，b]上连续，用分点 a＝x0<x1<…<xi－1<xi<…<xn
＝b 将区间[a，b]等分成 n 个小区间，在每个小区间[xi－1，xi]上任取一
n
n b－a
点 ξi(i＝1,2，…，n)作和式 f(ξi)Δx＝ n f(ξi)，当 n→∞时，上述和
答案 已知图形是由直线x＝1，y＝0和曲线y＝x2所围成的，可称为曲边梯 形，曲边梯形的一条边为曲线段，而“直边图形”的所有边都是直线段.
梳理 曲边梯形的概念及面积求法 (1)曲边梯形：由直线x＝a，x＝b(a≠b)，y＝0和曲线 y＝f(x)所围成的图形称为曲边梯形(如图①所示). (2)求曲边梯形面积的方法 把区间[a，b]分成许多小区间，进而把曲边梯形拆分为 一些小曲边梯形.对每个小曲边梯形“以直代曲”，即 用矩形的面积近似代替小曲边梯形的面积，得到每个小 曲边梯形面积的近似值，对这些近似值求和，就得到曲 边梯形面积的近似值(如图②所示). (3)求曲边梯形面积的步骤：①分割；②近似代替；③求和；④取极限.
高中数学 第一章 导数及其应用 1.7 定积分的简单应用
高中数学 第一章 导数及其应用 1.7 定积分的简单应用教材习题点拨 新人教A 版选修2-2教材问题解答 (思考)本题还有其他解法吗？如果有，请写出你的解法，并比较一下这些解法． 答：解法一：所求阴影部分的面积为38828244140(4)d (4)323x x x x x --=--=⎰⎰. 解法二：以y 为积分变量 所求面积为∫40(4＋y )d y －∫40y 22d y＝⎝⎛⎭⎪⎫4y ＋y 22|40－16y 3|40＝403. 练习1解：(1)323；(2)1.练习21．解：s ＝∫53(2t ＋3)d t ＝(t 2＋3t )|53＝22(m)．2．解：W ＝∫40(3x ＋4)d x ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫32x 2＋4x |40＝40(J)．习题1.7A 组1．解：(1)2；(2)92.2．解：W ＝∫ba k q r2d r ＝⎝⎛⎭⎪⎫－k q r |ba ＝k q a －k q b.3．解：令v (t )＝0，即40－10t ＝0，解得t ＝4.即第4 s 时物体达到最大高度． 最大高度为h ＝∫40(40－10t )d t ＝(40t －5t 2)|40＝80(m)．4．解：设t s 后两物体相遇，则∫t 0(3t 2＋1)d t ＝∫t010t d t ＋5，解之，得t ＝5.即A ，B 两物体5 s 后相遇．此时，物体A 离出发地的距离为∫50(3t 2＋1)d t ＝(t 3＋t )|50＝130(m)．5．解：由F ＝kl ，得10＝0.01 k ．解之，得k ＝1 000.所做的功为W ＝∫0.10 1 000l d l ＝5 00l 2|0.10＝5(J)．6．解：(1)令v (t )＝5－t ＋551＋t＝0，解之，得t ＝10. 因此，火车经过10 s 后完全停止．(2)s ＝∫100⎝⎛⎭⎪⎫5－t ＋551＋t d t ＝[5t －12t 2＋55ln(1＋t )]|100＝55ln 11(m)． B 组1．解：(1)∫a －a a 2－x 2d x 表示圆x 2＋y 2＝a 2与x 轴所围成的上半圆的面积，因此∫a －aa 2－x 2d x ＝πa22.(2)∫10(1－x －12－x )d x 表示圆(x －1)2＋y 2＝1与直线y ＝x 所围成的图形(如图所示)的面积，因此∫10(1－x －12－x )d x ＝π×124－12×1×1＝π4－12.2．证明：建立如图所示的平面直角坐标系，可设抛物线的方程为y ＝ax 2，则h ＝a ×⎝ ⎛⎭⎪⎫b 22，所以a ＝4h b 2.从而抛物线的方程为y ＝4h b2x 2.于是，抛物线的拱形面积23220224422d 233b bh h S h x x hx x bh b b ⎛⎫⎛⎫=-=-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎰. 3．解：如图所示．解方程组⎩⎪⎨⎪⎧y ＝x 2＋2，y ＝3x得曲线y ＝x 2＋2与曲线y ＝3x 交点的横坐标x 1＝1，x 2＝2.于是所求面积为∫10[(x 2＋2)－3x ]d x －∫21[3x －(x 2＋2)]d x ＝23.4．证明：W ＝∫R ＋hR G Mm r 2d r ＝⎝⎛⎭⎪⎫－G Mm r |R ＋hR ＝GMmhR R ＋h.。
高中数学第一章导数及其应用1定积分的简单应用定积分和不定积分的历史联系素材
学必求其心得，业必贵于专精
定积分和不定积分的历史联系
这两个东西在概念上的联系我困扰了我好一阵子，因为他们在高数书上的反映这两个部分完全是两个概念,不定积分只是一种运算方式，而定积分是微分的逆向思维。
后来,看到这么一个帖子内容才有所明白其中的缘由～~
定积分和不定积分在几何意义上没有任何关系，但有牛顿莱布尼茨公式中所表示的代数关系。
为什么？难道是一种巧合吗？
历史的发展应该是这个样子的,先是黎曼提出了黎曼积分，也就是定积分的概念。
然后牛顿和莱布尼茨发现了那个公式，揭示了定积分和原函数之间的关系。
下面的问题是怎么计算原函数，牛顿和莱布尼茨又根据原函数提出了不定积分的概念。
之所以命名为不定积分就是根据那个公式。
所以定积分和不定积分并不是共同出生的一对孪生兄弟，只是后人根据牛莱公式给原函数族起了一个和定积分相似的名字.
微分思想是无限分割，积分思想是无限累加。
但这指的应该是定积分，不定积分体现不出来这种思想，因为它根本就不是积出来的.从数学思想上，微分和定积分才是互逆的。
不定积分和导数是互逆运算，不表示它和微分也是互逆运算。
微分用导数来表示，只是一个计算得出的结果,从定义中推不出来.所以说微分是不定积分的逆运算并不准确，它们形似而神非。
1。
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概述定积分的发展与应用摘要: 概述了定积分发展的三个历史阶段,讨论了定积分在各个学科中的具体应用.关键词: 分割近似; 定积分; 流数法; 应用微积分创立是数学史上一个具有划时代意义的创举,也是人类文明的一个伟大成果.正如恩格斯评价的那样："在一切理论成就中,未必再有什么象17世纪下半叶微积分的发明那样被当作人类精神的最高胜利了." 它是科学技术以及自然科学的各个分支中被广泛应用的最重要的数学工具; 如数学研究, 求数列极限, 证明不等式等. 而在物理方面的应用,可以说是定积分最重要的应用之一,正是由于定积分的产生和发展,才使得物理学中精确的测量计算成为可能, 如：气象,弹道的计算,运动状态的分析等都要用的到微积分.一定积分发展的历史过程定积分的发展大致可以分为三个阶段：古希腊数学的准备阶段,17世纪的创立阶段以及19世纪的完成阶段.1准备阶段主要包括17世纪中叶以前定积分思想的萌芽和先驱者们大量的探索、积累工作.这个时期随着古希腊灿烂文化的发展,数学也开始散发出它不可抵挡的魅力.整个16世纪,积分思想一直围绕着"求积问题"发展,它包括两个方面:一个是求平面图形的面积和由曲面包围的体积,一个是静力学中计算物体重心和液体压力.德国天文学家、数学家开普勒在他的名著《测量酒桶体积的新科学》一书中,认为给定的几何图形都是由无穷多个同维数的无穷小图形构成的,用某种特定的方法把这些小图形的面积或体积相加就能得到所求的面积或体积,他是第一个在求积中运用无穷小方法的数学家.17世纪中叶,法国数学家费尔玛、帕斯卡均利用了"分割求和"及无穷小的性质的观点求积.可见,利用"分割求和"及无穷小的方法,已被当时的数学家普遍采用.2 创立阶段主要包括17世纪下半叶牛顿、莱布尼兹的积分概念的创立和18世纪积分概念的发展.牛顿和莱布尼兹几乎同时且互相独立地进入了微积分的大门.牛顿从1664年开始研究微积分,早期的微积分常称为"无穷小分析",其原因在于微积分建立在无穷小的概念上.当时所谓的"无穷小"并不是我们现在说的"以零为极限的变量",而是含糊不清的,从牛顿的"流数法"中可见一斑,"流数法"的主要思想是把连续变动的量称为"流量",流量的微小改变称为"瞬"即"无穷小量",将这些变量的变化率称为"流数".用小点来表示流数,如x,y 表示变量x,y 对时间的流数.他指出：曲线()0,=y x f 在某给定点处切线的斜率就是y 流数与x 流数之比,从而导出y 对x 的导数就是y 的流数与x 的流数之比,即相当于现在的xy dx dy =. 莱布尼兹从1673年开始研究微积分问题,他在《数学笔记》中指出求曲线的切线依赖于纵坐标与横坐标的差值之比（当这些差值变成无穷小时）;求积依赖于在横坐标的无限小区间纵坐标之和或无限小矩形之和,并且莱布尼兹开始人认识到求和与求差运算的可逆性,用dy 表示曲线上相邻点的纵坐标之差,把⎰dy 表示为所有这些差的和,⎰=dy y 明确指出："⎰"意味着和,d 意味着差.明确指出了：作为求和过程的积分是微分之逆,实际上也就是今天的定积分. 3 完成阶段19世纪的前20年,微积分的逻辑基础仍然不够完善.从19世纪20年代至19世纪末,经过波尔查诺、柯西、维尔斯特拉斯、戴德金等数学家的努力,微积分的理论基础基本完成,波尔查诺通过极限给出了函数连续的概念及导数的严格定义,柯西用极限给出了积分的定义,指出"⎰"不能理解为一个和式,而是和式∑=---=nk k k kn x x xf s 11))(1(.当1--k k x x 无限减小时,n s 能"最终达到的某个极限值"s ,这个s 就是函数)(x f 在区间[]x x ,0上的定积分.柯西定义了函数⎰=xx dt t f x F 0)()(,证明了当)(x f 在[]x x ,0上连续时,)(x F 在[]x x ,0上连续、可导,且)()(x f x F ='.继之柯西证明了)(x f 的全部原函数彼此只相差一个常数,因此,他把不定积分写成：C dt t f dx x f xx +=⎰⎰0)()(,并由此推出了牛顿-莱布尼兹公式)()()(00x F x F dx x f xx -=⎰.至此,微积分基本定理给出了严格证明和最确切的表示形式. 二 定积分在不同学科中的应用 1 定积分在分析中的应用例1 求极限nn nn ⋅++++∞→Λ321lim.解：由于∑=⋅=⋅++++n i n n i n n n 11321Λ可取区间[]b a ,为[]1,0,函数x x f =)(,则n i n a b ia i +=-+=1ξ,nn a b x i 1=-=∆. 故：原式321lim101==⋅=⎰∑=∞→dx x n n i ni n . 例2 求极限⎪⎪⎭⎫⎝⎛++-+-∞→222231241141lim n n n n Λ. 分析：此题所研究的极限为n 项和的形式,可看成函数在241)(xx f -=在区间[]1,0上的一个和式的极限.解：⎪⎪⎭⎫⎝⎛++-+-∞→222231241141lim n n n n Λ n n nn n n 1)(41)2(41)1(41lim 222⋅⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-++-+-=∞→Λ ⎰∑==-=⋅-==∞→10102126|2arcsin 411)(41limπx dx xn ni ni n . 2 定积分在几何中的应用 (1) 用定积分求平面图形的面积例3 如图1,计算由曲线4,22-==x y x y 所围成图形的阴影部分的面积.分析：先根据所给曲线方程,在坐标系中画出曲线, 确定所围成图形的范围;然后根据图形的范围,比较 两条曲线的位置关系;最后用定积分求所围图形的面 积.解：解方程组⎩⎨⎧-==422x y xy 得出交点坐标为（2,-2）,（8,4）,所以所求图形的面积为423242264224--⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎰y y y dy y y s .（2）用定积分求立体图形的体积例4 如图2,求椭圆12222=+ay b x 绕y 轴旋转一周而成的旋转体的体积. 解：如图2，因为)(22222x b ba y -=,所求体积是曲边三角形AOB 绕y 轴旋转一周而成的旋转体体积的2倍. 由于旋转体的体积公式为⎰--='bb dx x b ba V )(22222π，所以椭圆12222=+ay b x 绕y 轴旋转而成的旋转体的体积为⎰-=bdx x b ba V 02222)(2π ⎰-=bdx x b ba 02222)(2πbx x b ba 03222312⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=πb a 234π=. 3 定积分在物理中的应用（1）力的作功问题例5 一圆柱形的贮水桶高位6m,底面半径为3m,桶内盛满了水,试问要把桶内的水全部吸出需作多少功？解：作x 轴如图3因为要把桶内的水吸出,只需克服重力做功,故取深度x 为积分变量,变化区间为[]6,0,做薄层微元为图中小矩形部分,小矩形部分的重力为dx 238.9π⨯（KN ）,把这部分水吸出水桶外需做功为xdx dW π2.88=（KN ）,故所求的功为4984|1.442.886026≈==⎰x xdx W ππ（KJ ）.(2) 求引力的问题图3例6 一根长为l 的均匀细杆,质量为M,在其中垂线上相距细杆为a 处有一质量为m 的质点,试求细杆对质点的万有引力.解:细杆位于x 轴上的[,]22l l -,质点位于y 轴上的点a,任取[,]x x x +∆ ⊂[,]22l l -,当x ∆很小时可把这一小段细杆看作一质点,其质量为M dM dx l =,于是它对质点m 的引力为222kmdM km M dF dx r a x l==⋅+,由于细杆上各点对质点m 的引力方向各不相同,因此不能直接对dF 进行积分,（不符合代数的可加条件）,为此,将dF 分解到x 轴与y 轴两个方向上,得sin x dF dF θ=,cos y dF dF θ=-.由于质量m 位于细杆的中垂线上,必使水平合力为0,即 220ll x X F dF -==⎰,又cos θ=,故得垂直方向合力为322222022()l l l y y kmMa F dF a x dx l --==-+=⎰⎰. 负号表示合力方向与y 轴方向相反. 4 定积分在经济学中的应用在经济管理中,应用定积分可以解决由边际函数求总函数或求总函数在某个范围的改变量问题.例7 已知某产品总量的变化率为t t Q 1240)(+='（件/天）,求从第一天到第四天产品的总产量.解：设总产量为Q ,已知第t 天总产量的变化率为)(t Q ',它随t 变化,则总产量Q 在[]dt t t +,内的微元dQ 为dt t dt t Q dQ )1240()(+='= 故在[]5,1内总产量为304|640)1240(51251=+=+=⎰tt dt t Q （件）例8 设生产x 个产品的边际成本x C 350+=,其固定成本为10000=C 元,产品单价规定为500元.假设生产出的产品能完全销售,问生产量为多少是利润最大？ 解：首先由边际成本x C 350+=,利用变上限定积分得 2012350)350()(x x dt t x C x+=+=⎰,所以最后的总成本为10002350)()(2012++=+=x x C x C x C . 又因为总收益函数为x x R 500)(=,所以总利润为 100023450)()()(22--=-=x x x C x R x L . 令0)(='x L ,即:0223450=⨯-x , 得150=x . 故生产量为150个时,利润最大. 参考文献[1] 邓俊谦.应用数学基础[M].上海:华东师范大学出版社,2000. [2] 陆庆乐,马知恩.高等数学[M].北京:高等教育出版社,1990. [3] 辛普元.定积分的应用研究[J].现代商贸工业,2008.[4] 上海财经大学应用数学系.高等数学[M].上海:上海财经大学出版社,2005:103-148. [5] 蒙虎.关于莱布尼茨微积分的哲学背景[J].首都师范大学学报(自然科学版),2004:(1). [6] 陈跃.从历史的角度来讲微积分[J].高等数学研究,2005:(6).[7] 王晓硕.极限概念发展的几个历史阶段[J].高等数学研究,2001:(3).。