数学学年论文毕业论文关于定积分一些重要性质的讨论
定积分的自我见解和认识
定积分的自我见解和认识
定积分是微积分中的一个重要概念,用于计算曲线下的面积或者
描述物理现象的量。
它在数学、物理、工程等领域都有广泛的应用。
我个人对定积分的理解是,它是通过对一个函数在某个区间上的
各个小矩形面积的无限累加,来计算曲线下面积的方法。
通常我们将
这个区间分成无穷多个小区间,并在每个小区间内选择一个点代表该
区间内的函数值,然后将这些小矩形的面积相加,最后得到的就是曲
线下的面积。
定积分有着严格的数学定义和计算公式,但它的本质是在数轴上
进行积分运算,将一个函数映射到一段区间上的数值。
在计算定积分时,可以使用不同的方法,如基本公式、换元积分法、分部积分法等。
除了计算曲线下的面积,定积分还可以用于求函数的平均值、质量、重心等物理量,以及求解一些实际问题,如定积分可以用于计算
物体的体积、电荷的总量等。
总的来说,定积分是一种强大的数学工具,通过将曲线下的面积
划分为无数个小矩形,可以精确地计算出数学模型或物理现象中的量。
通过学习和理解定积分的概念和方法,我们可以更好地理解和应用微
积分在各个领域中的作用。
定积分的概念分析
定积分的概念分析定积分是微积分学中的重要概念之一,是对函数在一个闭区间上的加和运算。
它在物理学、经济学和工程学等领域有广泛的应用。
本文将对定积分的概念进行分析,并介绍一些相关性质和应用。
一、定积分的定义在介绍定积分的具体定义之前,先引入一些必要的概念。
设函数f(x)在闭区间[a,b]上连续,则将[a,b]等分为n个小区间,每个小区间的宽度为Δx。
在每个小区间上任取一个点ξi,并设Δx的极限为0,这时ξi变成了[a,b]上的任意一点x。
那么,将每个小区间上的函数值f(ξi)与对应小区间宽度Δx的乘积相加,即可得到一个加和运算,这个加和运算就是函数f(x)在闭区间[a,b]上的定积分,记作∫[a,b]f(x)dx。
定积分可以理解为一个求和的动作,将函数在一个区间上的无穷多个微小部分的面积或者长度,加和成一个整体。
二、定积分的几何意义几何上,定积分可以理解为曲线与坐标轴之间的有符号面积。
具体而言,设函数f(x)在闭区间[a,b]上非负,那么函数f(x)的图像与x轴之间的面积就等于定积分∫[a,b]f(x)dx。
如果函数f(x)在闭区间[a,b]上存在有负值的部分,那么对应的面积就具有有符号性,即正值部分与负值部分相互抵消。
三、定积分的性质1. 积分的线性性质:对于任意两个函数f(x)和g(x),以及实数a和b,有∫[a,b](af(x) + bg(x))dx = a∫[a,b]f(x)dx + b∫[a,b]g(x)dx。
2. 积分的次序性:对于任意两个实数a和b,当a < b时,有∫[a,b]f(x)dx = -∫[b,a]f(x)dx。
3. 积分的区间可加性:对于任意三个实数a、b和c,当a < b < c 时,有∫[a,c]f(x)dx = ∫[a,b]f(x)dx + ∫[b,c]f(x)dx。
4. 积分的常数性质:当f(x)在闭区间[a,b]上连续时,有∫[a,b]dx = b - a。
函数的积分和定积分的性质
函数的积分和定积分的性质函数的积分和定积分是微积分中重要的概念,它们有一些独特的性质和特点。
本文将就函数的积分和定积分的性质进行探讨,以帮助读者更好地理解和应用这些概念。
一、函数的积分性质1.1 线性性质函数的积分具有线性性质,即对于任意实数a、b和函数f(x),有以下等式成立:∫[a,b] (af(x) + bf(x))dx = a∫[a,b] f(x)dx + b∫[a,b] f(x)dx这个性质可以方便地用来计算复杂函数的积分,可以将其分解成若干简单函数的积分求和。
1.2 反向性质函数的积分具有反向性质,即对于任意函数f(x),如果其导数存在,则有以下等式成立:∫ f'(x)dx = f(x) + C其中C为常数。
这个性质可以用来求函数的原函数,进而求得函数的积分值。
1.3 区间可加性函数的积分具有区间可加性,即对于任意函数f(x)和区间[a, c],如果在[a, c]上存在中点d,则有以下等式成立:∫[a,c] f(x)dx = ∫[a,d] f(x)dx + ∫[d,c] f(x)dx这个性质可以将一个区间的积分分解成两个子区间的积分求和,进而简化计算过程。
二、定积分的性质2.1 代数和性质定积分具有代数和性质,即对于任意实数a、b和函数f(x),有以下等式成立:∫[a,b] f(x)dx = -∫[b,a] f(x)dx这个性质表明定积分在区间内部的取值与区间两端的顺序无关,只与函数f(x)的积分值有关。
2.2 区间可加性定积分具有区间可加性,即对于任意函数f(x)和区间[a, c],如果在[a, c]上存在中点d,则有以下等式成立:∫[a,c] f(x)dx = ∫[a,d] f(x)dx + ∫[d,c] f(x)dx这个性质和函数的积分性质中的区间可加性相同,使得定积分的计算变得更加简便。
2.3 介值性质定积分具有介值性质,即对于函数f(x)在区间[a, b]上的定积分值I,对于任意介于f(a)和f(b)之间的常数K,一定存在c∈[a, b],使得f(c)=K。
定积分是高等数学中占有重要地位的
1
b a
g(x)dx
b
f (x)g(x)dx = f (ε)
a
但若
1
b a
g(x)dx
b
f (x)g(x)dx = Mf
a
则
b
(Mf − f (x))g(x)dx = 0
a
由 (Mf − f (x))g(x) 0 导出 (Mf − f (x))g(x) = 0
从而由
b a
g(x)dx
=
0,存在
ε
∈
(a,
−
h
x0 a
f (t)dt
−
f (x0)|
=|
x0 +h x0
f
(t)dt
−
h
x0 x0
+h
f
(x0
)dt
|
1 h
x0 +h
|f (t) − f (x0)|dt
x0
因为 f(x) 在 x0 连续,从而对 ε > 0,存在 δ > 0,当 |t − x0| δ 时, |f (t) − f (x0)| < ε,从而当 0 < h < δ 时,
1 h
x0 +h
|f (t) − f (x0)|dt < ε
x0
从而
lim
h→+0
x0 +h a
f
(t)dt
−
h
x0 a
f (t)dt
=
f (x0)
同样方法:
lim
h→−0
x0 −h a
f
(t)dt
−
h
x0 a
f (t)dt
=
定积分的概念与性质
定积分的概念与性质在数学中,定积分是一种重要的数学工具,用于求解曲线下的面积以及计算函数的平均值和总和。
本文将介绍定积分的概念与性质,帮助读者更好地理解和应用该概念。
一、定积分的概念定积分是微积分中的一种方法,用于计算曲线下的面积。
它是对函数在给定区间上的求和过程。
我们将一个区间划分成无穷小的小区间,并在每个小区间上选择一个点,然后将每个小区间的函数值和小区间长度相乘,再将这些乘积相加,最终得到定积分的值。
定积分的表示方法是∫[a, b] f(x)dx,其中a和b是积分区间的边界,f(x)是要进行积分的函数。
定积分代表了函数f(x)在[a, b]区间上的总和或者面积。
二、定积分的计算方法1. 用基本定积分公式计算定积分。
对于一些简单的函数,我们可以直接使用基本定积分公式进行计算。
例如,∫x^2 dx = 1/3x^3 + C,其中C是常数。
2. 使用不定积分和积分区间上的定义进行计算。
如果我们已知函数f(x)在区间[a, b]上的原函数F(x),那么定积分的值就等于F(b) - F(a)。
这是因为定积分可以看作是函数在两个边界上的累积变化量。
3. 利用定积分的性质进行计算。
定积分具有线性性质,即∫[a, b] (f(x) + g(x))dx = ∫[a, b] f(x)dx + ∫[a, b] g(x)dx。
此外,如果函数f(x)在区间[a,b]上连续,且f(x)≥0,则定积分的值表示了曲线下的面积。
三、定积分的性质1. 定积分与原函数的关系。
如果函数f(x)在区间[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)。
这个公式可以用来计算一些不易积分的函数。
2. 定积分的加法性质。
对于两个函数f(x)和g(x),以及一个常数k,有∫[a, b] (f(x) + g(x))dx = ∫[a, b] f(x)dx + ∫[a, b] g(x)dx,以及∫[a, b] kf(x)dx = k∫[a, b] f(x)dx。
定积分的计算方法研究毕业论文【范本模板】
编号2013110110 研究类型理论研究分类号O17学士学位论文Bachelor’s Thesis论文题目定积分的计算方法研究作者姓名施莉学号2009111010110所在院系数学与统计学院学科专业名称数学与应用数学导师及职称许绍元教授论文答辩时间2013年5月25日湖北师范学院学士学位论文诚信承诺书目录1。
定积分的产生背景及定义 (3)1。
1曲边梯形面积 (3)1。
2定义1 (3)1。
3定义2 (3)2.定积分的几种计算方法 (4)2。
1定义法 (4)2。
2换元法求定积分 (4)2。
3牛顿莱布尼兹公式 (8)2。
4利用对称原理求定积分 (10)2.5利用奇偶性求函数积分 (12)2。
6利用分部积分法计算定积分 (14)2.7欧拉积分在求解定积分中的应用 (15)3。
结论 (19)4。
参考文献 (19)定积分的计算技巧研究施莉(指导老师:许绍元)(湖北师范学院数学与统计学院中国黄石 435002)内容摘要:定积分在微积分中占有极为重要的位置,它与微分相比,难度大、方法灵活﹒如果单纯的按照积分的定义来计算定积分,那将是十分困难的﹒因此,我们要研究定积分的计算方法﹒常用的方法有定义法、莱布尼兹公式法、分步积分法、换元法以及其他的特殊方法﹒下面我们将探讨一下定积分的计算技巧﹒本文主要根据定积分的定义、性质、被积函数的奇偶性和对称性、以及某些具有特征的函数总结了牛顿莱布尼兹公式、换元法、分部积分、凑微分﹒目前,对于定积分的求法和应用的研究是比较全面和完善的﹒我们要学会总结归纳定积分的一般性求法以及具有特殊特征的函数的求法﹒同时,将定积分应用于数学问题的求解中以及物理学和经济学的实际问题中是非常必要的﹒关键词:定积分;求法;应用定积分的计算技巧研究1.定积分的产生背景及定义1.1曲边梯形面积设f 为闭区间上的连续函数,且由曲线直线以及轴所围成的平面图形,成为曲边梯形11()()i i i ni x x i i i S f x x ξ=-=≈∆∆=-∑变力做功:11()()i i i ni x x i i i W f x x ξ=-==∆∆=-∑定积分的意义:定义1:设闭区间上有1n -个点,依次为:0121n n a x x x x x b -=<<<<<=,它们把[],a b 分成n 个小区间i ∆=[]1,i i x x -,1,2,3,,i n =﹒这些分点或者这些闭子区间构成[],a b 的一个分割,记为:{}011,,,,n n T x x x x -=或者{}12,,,n ∆∆∆,小区间i ∆的长度记为i x ∆=i x -1i x -,并记:T =max {}i x ∆,称为T 的模﹒注:由于i x ∆≤T ,1,2,3,,i n =,因此T 可用来反映[],a b 被分割的细密程度﹒另外,分割一旦给出,T 就随之而确定;但是,具有同一细度的分割却有无限多﹒ 1.2定义1设f 是定义在[],a b 上的一个函数,对于[],a b 的一个分割{}12,,,n T =∆∆∆,任取i i ξ∈∆,1,2,3,,i n =,并作和式1()i i ni x i f ξ==∆∑,称此和式为f 在上的积分和,也是黎曼和﹒显然积分既和分割T 有关,又与所选的点集{}i ξ有关﹒ 1。
定积分的重要性
定积分的重要性
1、积分是微积分学与数学分析里的一个核心概念。
通常分为定积分和不定
积分两种。
直观地说,对于一个给定的正实值函数,在一个实数区间上的定积分可以理解为在坐标平面上,由曲线、直线以及轴围成的曲边梯形的面积值(一种确定的实数值)。
2、积分的一个严格的数学定义由波恩哈德·黎曼给出(参见条目“黎曼积分”)。
黎曼的定义运用了极限的概念,把曲边梯形设想为一系列矩形组合的极
限。
从十九世纪起,更高级的积分定义逐渐出现,有了对各种积分域上的各种类型的函数的积分。
比如说,路径积分是多元函数的积分,积分的区间不再是
一条线段(区间[a,b]),而是一条平面上或空间中的曲线段;在面积积分中,
曲线被三维空间中的一个曲面代替。
对微分形式的积分是微分几何中的基本概念。
定积分计算的总结论文
定积分计算的总结论文标题:定积分的计算方法总结摘要:定积分是微积分学中的重要内容,该文通过总结定积分的计算方法,包括基本定积分的计算、利用定积分计算面积和体积、变量替换求解定积分等方面的知识,探讨了定积分在实际问题中的应用,总结了定积分的计算方法,为读者提供了一种关于定积分计算的综合信息。
关键词:定积分;计算方法;面积;体积;变量替换1.引言定积分是微积分学中的重要工具,用于求解一条曲线所围成的面积、计算一些曲面的体积等。
在物理、经济学和工程学等领域,定积分的应用广泛。
本文主要总结并归纳定积分的计算方法,以及定积分在实际问题中的应用。
2.定积分的基本计算方法2.1基本不定积分首先,我们需要了解基本不定积分的常用公式,如幂函数积分、三角函数积分、指数函数积分等。
基本不定积分是求解定积分的基础,需要熟练掌握。
2.2基本定积分的计算基本定积分的计算可以通过牛顿-莱布尼茨公式进行求解,即通过求解不定积分的差来得到定积分的值。
此外,还可以通过分部积分法等方法来简化计算。
3.利用定积分计算面积和体积3.1曲线围成的面积通过定积分的计算方法,可以求解一条曲线所围成的面积。
常见的曲线有直线、抛物线、三角函数曲线等。
通过将曲线用函数表达式表示,并确定积分上下限,可以通过定积分的计算求解面积值。
3.2曲面的体积利用定积分的计算方法,可以计算曲面围成的体积。
例如,通过确定边界曲线的函数表达式,设置积分上下限,可以通过定积分计算出曲面体积的值。
4.变量替换求解定积分变量替换是定积分计算中常用的方法之一,可以将复杂的定积分转化为简单的形式。
通过选择适当的变量替换,使被积函数形式简单化,从而更容易计算定积分。
5.定积分的应用定积分在实际问题中有广泛的应用,如物体质量、质心的计算、平均值的求解、几何问题的解决等。
本文还介绍了一些实际问题,并利用定积分的计算方法得到解答。
6.结论本文总结了定积分的计算方法,包括基本定积分的计算、利用定积分计算面积和体积、变量替换求解定积分等方面的知识。
定积分的思想总结和应用
定积分的思想总结和应用定积分是微积分中的一个重要概念,它是求曲线和坐标轴之间的面积的方法。
在实际应用中,定积分有着广泛的应用,包括求面积、计算物体的质量、求解概率等。
首先,定积分的思想是将曲线和坐标轴之间的面积进行分割,并进行求和得到最终结果。
具体来说,我们可以将曲线分割成无穷小的小矩形,并计算每个小矩形的面积,然后将这些面积进行累加即可得到整个曲线和坐标轴之间的面积。
这就是定积分的基本思想。
其次,定积分的应用十分广泛。
一个最基本的应用就是求平面图形的面积。
例如,我们可以通过定积分来计算圆的面积、三角形的面积等。
具体来说,我们可以将这些图形进行分割,并计算每个小矩形的面积,然后进行累加即可得到图形的面积。
此外,定积分还可以用于计算物体的质量。
我们知道,物体的质量可以通过密度和体积来计算,而定积分可以帮助我们计算出物体的体积。
例如,我们可以将物体进行分割,并计算每个小矩形的体积,然后进行累加即可得到整个物体的体积。
再通过密度与体积的乘积,就可以求得物体的质量。
此外,定积分还可以应用于求解一些概率问题。
例如,我们可以通过定积分来计算概率密度函数下的概率。
具体来说,概率密度函数表示了某个随机变量落在某个区间的概率,而定积分可以将这个概率密度函数下的概率求解出来。
这在概率统计学中有着很重要的应用,例如求正态分布下某个区间的概率等。
此外,定积分还可以用于求解一些几何问题。
例如,我们可以通过定积分来计算曲线的弧长。
具体来说,我们可以将曲线进行分割,并计算每个小矩形的弧长,然后进行累加即可得到整个曲线的弧长。
这在几何学中有着很重要的应用,例如求解圆的弧长、椭圆弧的长度等。
总之,定积分是微积分中的一个重要概念,它的思想是将曲线和坐标轴之间的面积进行分割并进行求和。
在实际应用中,定积分有着广泛的应用,包括求面积、计算物体的质量、求解概率等。
通过定积分,我们可以解决一些实际问题,对于深入理解和应用微积分都具有重要意义。
定积分的性质和计算方法
定积分的性质和计算方法定积分是高中数学的重要部分之一,而在大学的数学课程中,它更是不可或缺的。
从广义上讲,定积分是微积分的理念的核心之一。
本文试图探索定积分的性质和计算方法。
一. 定积分的基本概念在介绍定积分的性质和计算方法之前,我们需要先了解一些基本概念。
所谓定积分,可以理解为在一定区间内,用一个数来表示一条曲线下面的面积。
它的形式为:∫a^bf(x)dx其中,a和b是区间端点,f(x)是曲线的函数表达式,而dx 表示区间的微元(即无穷小的长度)。
二. 定积分的性质和其他数学概念一样,定积分也有一些基本的性质。
1. 割线定理割线定理是定积分的基本性质之一,它给出了曲线下面的面积和定积分值之间的关系。
这个定理的表达式为:f(x1)+(x2-x1)f'(ξ)=L其中,x1和x2是曲线上两个点,ξ是这两个点之间的某个点,f(x)是曲线的函数,f'(x)是这个函数的导数,L是这条曲线下面的面积。
割线定理的意义在于,通过它我们可以证明求解定积分的方法的合理性。
它告诉我们,如果我们采用点的差值来逼近曲线下面的面积,最后得到的结果和真实的定积分值之间的误差是小的。
这个性质也是微积分理论的核心之一。
2. 工具性质除了割线定理,定积分还具有一些工具性质。
比如,定积分是可叠加的:如果我们将一个区间分成若干个子区间,并分别进行积分,然后再将这些值相加,得到的结果和将整个区间一起积分得到的结果是相等的。
这个性质在实际问题中非常有用,可以帮助我们简化一些复杂的积分。
此外,定积分还具有类似求导的反操作的性质,我们称之为定积分的线性性。
这个性质的本质是定积分的积分恒等式,即:∫a^bf(x)dx+C1+ ∫a^bf(x)dx+C2= ∫a^bf(x)dx+C1+C2这个性质的应用也非常广泛,可以帮助我们更快地求解一些复杂的定积分。
三. 定积分的计算方法定积分作为微积分的基本理念,自然有很多不同的计算方法。
1. 基本积分表基本积分表是定积分计算中最重要的工具之一,它列举了一系列基本函数的积分值、积分公式以及基本的积分应用。
数学学年论文毕业论文关于定积分一些重要性质的讨论
关于定积分一些重要性质的讨论摘要:本文介绍改进的定积分保序性和第一和第二中值定理及其它重要性质,并举例说明其应用。
关键词:定积分 保序性 中值定理 1.引言:由定积分的保序性可导出严格保序性,积分中值定理的中值号可在开区间(a,b )内取得。
通常的高等数学教材将这些内容或者省略或者放入习题,而不加以重视。
本文对此类性质作介绍,并举例说明它们在处理习题过程中的灵活应用,而且由此得出的结论也会加强。
2.定积分重要性质及其应用 2.1 保序性设f (x )在[a,b]上连续非负,且f (x )不恒为零,则⎰ba dx x f )(>0证明 若⎰badx x f )(=0,由f(x)的连续性和非负性有:0≤⎰x adt t f )(≤⎰badx x f )(=0 x ∈[a ,b].从而⎰xadt t f )(≡0,即dxd⎰xadt t f )(≡0,x ∈[a ,b]这与f (x )在[a ,b]上不恒为零矛盾。
定理得证。
例1设f(x) 于[0, π] 连续,且⎰π0sin )(xdx x f =⎰πcos )(xdx x f =0试证在(0,π) 内至少存在两点α,β ,使得f( α)=f(β )=0 证明 令F(t)=⎰txdx x f 0sin )( (0≤ t ≤π), 则F(t) 于 [0,π]连续,且可导,由罗尔定理,存在α∈(0,π), 使 F ˊ(α)=0,由于 F ˊ(t) =f(t)sint所以 f(α)sin α=0 ,又由α∈(0,π),所以sin α≠ 0, 故f(α)=0下面证明又有β∈(0,π),β≠α, 使f(β)=0假设f(x)于(0,π)内只有一个零点α, 则f(x)于(0, α)及(α ,π )两个区间内符号必相反,否则不可能有⎰πsin )(xdx x f =0,而sin(x- α)在(0, α)及(α ,π )内显然符号也相反,故f(x) sin(x- α)于这两个区间内符号相同.又[0,π] 连续,因此由上述定理可知⎰-παα0)(sin )(dx x x f ≠0 (*)又由于⎰π0sin )(xdx x f =⎰πcos )(xdx x f =0则⎰-πα0)sin()(dx x x f =[]dxx x x f ⎰-παα0sin cos cos sin )(=cos α⎰πsin )(xdx x f -sin α⎰πcos )(xdx x f =0,这与 (*) 试矛盾,从而 f(x) 在 (0,π)内除α之外必有另一零点β.推论1 (严格保序性)f (x ),g (x )在[a ,b]上连续,f (x )≤g (x )且f (x )不恒等于g (x )。
定积分概念教学探讨
定积分概念教学探讨摘要:1.引言2.定积分的定义与性质3.定积分的教学方法4.定积分的应用实例5.总结与展望正文:一、引言定积分是高等数学中的一个重要概念,它在实际问题中有广泛的应用,如求解面积、体积等。
因此,如何有效地进行定积分概念的教学,提高学生的理解和应用能力,是高等数学教育工作者面临的一个重要课题。
本文将对定积分概念教学进行探讨,以期为教学实践提供一些参考。
二、定积分的定义与性质1.定积分的定义定积分是指函数在某一区间上的累积效果。
设f(x) 在区间[a, b] 上有界,则f(x) 在[a, b] 上的定积分为:∫[a, b]f(x)dx2.定积分的性质(1)线性性:若f(x) 和g(x) 在[a, b] 上有界,则:∫[a, b](f(x) + g(x))dx = ∫[a, b]f(x)dx + ∫[a, b]g(x)dx(2)常数性:若c 为常数,则:∫[a, b]cf(x)dx = c∫[a, b]f(x)dx(3)连续性:若f(x) 在[a, b] 上连续,则:∫[a, b]f(x)dx = f(x) 在[a, b] 上的原函数F(x) 在a 和b 处的值之差,即:∫[a, b]f(x)dx = F(b) - F(a)三、定积分的教学方法1.直观法:通过画图、举例等方式,让学生直观地感受定积分的概念,理解其几何意义。
2.类比法:将定积分与学生的已有知识进行类比,如与求和、积分等概念进行类比,帮助学生理解和掌握。
3.严谨证明法:从极限出发,严谨地证明定积分的性质和计算方法,让学生在理解的基础上掌握定积分。
四、定积分的应用实例1.求解面积:如求解y = x^2 在区间[0, 2] 上的面积,可得:∫[0, 2]x^2dx = (1/3)x^3 在[0, 2] 上的原函数为(1/3)x^3,故面积为:(1/3)(2^3 - 0^3) = 8/32.求解体积:如求解柱壳体积,可得:∫[0, 1]π(x^2 + 1)dx = π[(1/3)x^3 + x] 在[0, 1] 上的原函数为π[(1/3)x^3 + x],故体积为:π[(1/3)(1^3) + 1] - π[(1/3)(0^3) + 0] = π/3 + π五、总结与展望通过对定积分概念的教学探讨,我们认为直观法、类比法和严谨证明法都是有效的教学方法,可以根据学生的实际情况灵活运用。
定积分的证明小论文
定积分的证明(等式与不等式)论文一.总结与归纳:一.定积分的性质两个特殊的定积分(1)如果()f x 在x a =点有意义,则()0aaf x dx =⎰;(2)如果()f x 在[],a b 上可积,则()abf x dx =⎰-()baf x dx ⎰。
.定积分的线性性设函数()f x 和()g x 在[],a b 上都可积,k 是常数,则()kf x 和()f x +()g x 都可积,并且(1)()bakf x dx ⎰=()bak f x dx ⎰;(2) ()()ba f x g x dx +⎡⎤⎣⎦⎰=()ba f x dx ⎰+()ba g x dx ⎰ (3)()()b a f x g x dx -⎡⎤⎣⎦⎰=()b a f x dx ⎰-()ba g x dx ⎰. 性质 1 定积分对于积分区间的可加性设()f x 在区间上可积,且a ,b 和c 都是区间内的点,则不论a ,b 和c 的相对位置如何,都有()caf x dx ⎰=()b af x dx ⎰+()cbf x dx ⎰。
性质 2 如果在区间[],a b 上()f x ≡1,则1badx ⎰=badx ⎰=b a -。
性质 3 如果在区间[],a b 上()f x ≥0,则()baf x dx ⎰≥0()a b <。
推论1 定积分的可比性如果在区间[],a b 上,()f x ≤()g x ,则()ba f x dx ⎰≤()bag x dx ⎰,()baf x dx ⎰≤()baf x dx ⎰。
性质 4 积分的有界性如果()f x 在[],a b 上连续,且对任意的x ∈[],a b ,都有m ≤()f x M ≤,则()()()bam b a f x dx M b a -≤≤-⎰。
性质 5 积分中值定理如果函数()f x 在闭区间[],a b 上连续,则在积分区间[],a b 上至少存在一点ξ,使下式成立()baf x dx ⎰=()f ξ()b a -,且()f ξ=1b a-()baf x dx ⎰称为函数()f x 在区间[],a b 上的平均值。
数学分析定积分范文
数学分析定积分范文首先,让我们从定积分的定义开始。
给定一个函数f(x),在闭区间[a,b]上的定积分表示为:∫[a,b] f(x) dx其中,f(x)是定义在[a, b]上的连续函数。
在这个表达式中,∫是积分号,a和b是积分区间的上下限,f(x)是被积函数,dx表示在x轴上的微小长度。
定积分可以被理解为曲线f(x)与x轴之间的面积。
然而,定积分的原始定义是通过将积分区间划分为无穷多个小的子区间来求得。
定积分的定义如下:∫[a,b] f(x) dx = lim(n→∞) Σ(1→n) f(xi)Δx其中,xi是子区间中的一些点,Δx是子区间的长度。
通过令子区间的数量趋向无穷大,我们可以得到准确的定积分值。
接下来,让我们来讨论一些定积分的基本性质。
首先,定积分具有线性性质。
也就是说,对于任意两个函数f(x)和g(x),以及任意的实数a和b,有以下性质成立:∫[a,b] (af(x) + bg(x)) dx = a∫[a,b] f(x) dx + b∫[a,b] g(x) dx其次,定积分的区间可以进行换元。
例如,设x的取值范围是[a,b],而y是x的函数y=g(x),那么有以下等式成立:∫[a,b] f(g(x))g'(x) dx = ∫[g(a),g(b)] f(y) dy这个性质被称为变量替换法则。
另外,定积分满足区间可加性。
也就是说,如果把积分区间[a,b]划分为两个子区间[a,c]和[c,b],那么有以下等式成立:∫[a,b] f(x) dx = ∫[a,c] f(x) dx + ∫[c,b] f(x) dx这个性质是基于定积分的定义,通过对两个子区间分别进行积分,然后将结果相加得到的。
最后,我们来讨论一些常见的定积分的求解方法。
首先,最简单的情况是当被积函数是一个多项式的时候。
对于这种情况,我们可以使用幂的积分公式进行求解。
例如,对于函数f(x)=x^n,其中n是一个正整数,有以下公式成立:∫ x^n dx = (1/(n+1))x^(n+1) + C其中C是常数。
定积分的几何意义及性质
定积分的几何意义及性质
积分作为高等教育中重要的概念,不仅存在于广义上的学分计算中,也存在于
窄义上的学术研究中。
在学分中,积分具有数量上的计算意义;在研究方面,积分和重要的科学性质密切相关。
比如在空间几何上,积分可以表示面积集或容积集;在复变函数论中,积分可以表示一类曲线上某一方向的增长量;在偏微分方程数学中,积分可以描述某类分布。
从这一角度看,积分可以表示某种量的准确或不准确的估算,人们可以根据积分的运算结果对一定模型进行更精确的定义,从而辅助学术研究。
此外,积分也常常被用于衡量一类系统的内在的物理行为和特征、动力学行为
和动能的差别以及传输特性等等。
它不仅反映了给定系统的量的变化,而且也可以进一步表达系统内在的动力学行为,在理论上也要求明确其功能状态以及所处的行为空间。
这就要求人们对积分运算中的参数作出相应的设定,同时回顾系统的物理行为原理,以实现进一步的发展。
总之,积分在高等教育中有重要的作用,从一定程度上提升了学术研究的水平。
它与空间几何、复变函数论、偏微分方程等领域密切联系,可以表示其数量、传输特性等物理性质,为学术研究奠定基础。
因此,在高等教育中,积分具有重要意义,我们必须认真研究它,最大限度地发挥它的广泛作用。
定积分的计算方法和性质
定积分的计算方法和性质定积分是高等数学中的重要概念,它在数学和物理学等领域中有着广泛的应用。
本文将探讨定积分的计算方法和性质,帮助读者更好地理解和应用这一概念。
一、定积分的计算方法1. 函数积分法函数积分法是计算定积分最常用的方法之一。
它的基本思想是将被积函数表示成某个函数的导数形式,然后利用函数的导数与原函数之间的关系进行计算。
例如,对于普通的多项式函数,可以通过逐项积分的方式计算定积分。
2. 牛顿-莱布尼茨公式牛顿-莱布尼茨公式是计算定积分的另一种重要方法。
它建立了定积分和原函数之间的关系,可以通过求解原函数的差值来计算定积分的值。
应用这个公式时,需要注意定义域和连续性等条件的满足,以保证计算的正确性。
3. 积分换元法积分换元法是解决复杂函数积分问题的有效方法之一。
通过引入新的变量,将被积函数转化成容易处理的形式,从而简化计算过程。
利用换元法,可以将定积分转化为可以用常见函数求解的基本积分形式。
4. 切割法切割法是计算曲线下面的定积分的一种常见方法。
通过将定积分区间分割成多个小区间,然后计算每个小区间上的积分值,再将这些值相加,最后得到整个区间上的定积分值。
这一方法在计算复杂曲线下的面积时经常被使用。
二、定积分的性质1. 线性性质定积分具有线性性质,即对于两个函数的和或差的定积分,等于这两个函数分别的定积分的和或差。
这一性质在实际问题中的应用非常广泛,能够简化复杂函数的积分计算过程。
2. 区间可加性定积分具有区间可加性,即在一个区间上的定积分等于该区间上子区间定积分的总和。
这一性质使得我们可以通过划分区间来计算复杂函数在整个区间上的定积分,从而简化计算难度。
3. 中值定理中值定理是定积分的重要性质之一。
根据中值定理,对于连续函数,在一个闭区间上的定积分等于该区间上某一点函数值与区间长度的乘积。
这一定理在实际问题中通常用于估计积分值或证明定积分的存在性。
4. 积分换元法的导数形式积分换元法的导数形式是定积分计算中的常用性质之一。
定积分的性质与计算方法
定积分的性质与计算方法定积分是微积分中的一个重要概念,它可以用来计算曲线所夹面积、计算物体的体积、求解解析几何中的定性表达式等问题。
在本文中,我们将介绍定积分的性质和计算方法。
一、定积分的性质:1.若函数f(x)在区间[a,b]上连续,则定积分存在。
也就是说,连续函数一定可积。
2.定积分具有线性性质,即对于任意实数a和b,以及两个连续函数f(x)和g(x),有:∫[a,b](af(x)+bg(x))dx = a∫[a,b]f(x)dx + b∫[a,b]g(x)dx3.若函数f(x)在区间[a,b]上非负且可积,则定积分表示的是曲线f(x)与x轴之间的面积。
4. 定积分的取值与区间的选取无关。
即∫[a,b]f(x)dx =∫[c,d]f(x)dx,只要[a,b]和[c,d]的函数f(x)在二者都是可积函数。
5.若函数f(x)在[a,b]上连续,且在[a,b]内的每个子区间上f(x)的值都大于等于0,则在[a,b]上的定积分不小于0。
也就是说,不会出现整个区间上的定积分为负数的情况。
二、定积分的计算方法:1. 基本积分法:对于一些简单的函数,我们可以直接利用已知的基本积分公式进行计算。
比如∫x^n dx = (1/(n+1))x^(n+1) + C。
2. 反向运用微积分定理:利用微积分基本定理,我们可以求取函数的原函数(也称为不定积分),然后通过减去两个边界条件的原函数,即可求得定积分的结果。
比如∫[a,b]f(x)dx = F(b) - F(a),其中F(x)是f(x)的原函数。
3.凑微分法:当函数难以直接积分时,我们可以通过凑微分来简化积分。
具体方法是,选取合适的函数和常数,使得被积函数可以表示为一个已知函数与该函数对应的导数的乘积。
然后利用换元法将积分转化为一个更容易求解的形式。
4. 分部积分法:分部积分法实质上是对乘积求导公式的反向运用。
对于乘积积分,我们可以利用分部积分法将其转化为两个函数分别求导和积分的问题。
定积分的性质
定积分的性质定积分,即在一定区间内求一个函数的定积分,是高等数学中常见的概念。
在数学中,掌握定积分的性质是非常重要的,因为这些性质不仅有助于我们计算定积分,还可以帮助我们更好地理解定积分的概念和应用。
在本文中,我们将讨论定积分的一些重要性质。
可加性定积分具有可加性的性质。
这意味着如果我们要在任意区间计算函数f(x)的定积分,我们可以将该区间分解成若干个子区间,并在每个子区间上分别计算函数f(x)的积分,然后将每个子区间的积分相加。
这一性质可以表示为:∫a(b+c)f(x)dx=∫abf(x)dx+∫acf(x)dx其中,a,b和c是定积分的上下限,f(x)是要积分的函数。
定积分的可加性使得我们可以将复杂的定积分问题分解成一系列简单的积分问题,从而简化计算。
区间可交换性如果定积分的上限比下限小,即我们倒过来积分,会发生什么呢?在计算定积分时,我们通常将上限和下限按照大小关系排列,但实际上,在某些情况下,我们可以随意交换定积分的上限和下限,而不影响定积分的结果。
也就是说,如果a和b是定积分的上下限,并且f(x)是一个连续的函数,那么有:∫abf(x)dx=∫ba-f(x)dx这个性质非常重要,因为它允许我们将定积分的区间重新排列,从而方便我们计算积分。
但需要注意的是,在交换定积分的上限和下限时,如果积分的被积函数f(x)不是一个连续的函数,则交换不一定成立。
积分的估算我们有时需要估算函数f(x)在某一定积分区间中的积分,但是如果我们无法求出准确的积分值,如何进行估算呢?有一些重要的性质可以帮助我们估算定积分的值。
首先,如果f(x)在定积分区间中是连续的,并且其在该区间内的最大值和最小值分别为M和m,则有:m(b−a)<=∫abf(x)dx<=M(b−a)这意味着,我们可以将定积分的值限定在最大值和最小值之间,从而对积分进行估算。
如果我们知道函数f(x)的变化趋势,我们还可以使用函数的上凸性和下凸性来估算定积分的值。
数学定积分论文
数学定积分论文----------------------------知识改变生活精品word文档值得下载值得拥有----------------------------------------------班级:10金融2班姓名:陈永槟学号:10311071数学定积分论文【摘要】定积分是微积分学中的主要概念之一,它是从各种各样的积累中抽象出来的数学概念,它是函数的一种特定结构和式的极限。
这种特定结构的和式的极限,不仅是计算区域面积或度量几何体的数学工具,而且是计算许多实际问题的重要工具。
我们可以应用定积分来计算一些常见的几何量和物理量。
【关键词】定积分、面积、体积【正文】定积分是分布在区间上的整体量,因为整体是由局部组成的,所以将实际问题抽象为定积分,必须从整体着眼,从局部入手。
具体做法是,首先将区间上的整体量化成区间上每一点的微分,亦称微元,这是“化整为零”,其次,对区间上每一点的微分无限累加,连续作和,这是“积零为整”,就得到了欲求的定积分。
为了能更好的了解定积分在计算图形面积、立体图形体积上的应用,请看以下例题,例题、计算一块材料的面积,图1阴影部分的面积即为所求面积,易知,抛物线方程,直线方程为:图1----------------------------知识改变生活精品word文档值得下载值得拥有--------------------------------------------------------------------------知识改变生活精品word文档值得下载值得拥有----------------------------------------------以上是定积分在图形面积上的应用,用类似求图形面积的思想也可以求一个立体图形的体积。
常用的方法是我们将此物体划分成血多基本的小块横截面积,则可以算出此小块的体积,再将所有的小块加起来,便可以算出其体积。
例题,求椭圆面所为立体的体积从这两个例题,让我学到了如何用定积分去求一个物体的面积、体积,它们所用的方法基本是一致的,因此定积分在实际应用中,存在很重要的地位。
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关于定积分一些重要性质的讨论摘要:本文介绍改进的定积分保序性和第一和第二中值定理及其它重要性质,并举例说明其应用。
关键词:定积分 保序性 中值定理 1.引言:由定积分的保序性可导出严格保序性,积分中值定理的中值号可在开区间(a,b )内取得。
通常的高等数学教材将这些内容或者省略或者放入习题,而不加以重视。
本文对此类性质作介绍,并举例说明它们在处理习题过程中的灵活应用,而且由此得出的结论也会加强。
2.定积分重要性质及其应用 2.1 保序性设f (x )在[a,b]上连续非负,且f (x )不恒为零,则⎰ba dx x f )(>0证明 若⎰badx x f )(=0,由f(x)的连续性和非负性有:0≤⎰x adt t f )(≤⎰badx x f )(=0 x ∈[a ,b].从而⎰xadt t f )(≡0,即dxd⎰xadt t f )(≡0,x ∈[a ,b]这与f (x )在[a ,b]上不恒为零矛盾。
定理得证。
例1设f(x) 于[0, π] 连续,且⎰π0sin )(xdx x f =⎰πcos )(xdx x f =0试证在(0,π) 内至少存在两点α,β ,使得f( α)=f(β )=0 证明 令F(t)=⎰txdx x f 0sin )( (0≤ t ≤π), 则F(t) 于 [0,π]连续,且可导,由罗尔定理,存在α∈(0,π), 使 F ˊ(α)=0,由于 F ˊ(t) =f(t)sint所以 f(α)sin α=0 ,又由α∈(0,π),所以sin α≠ 0, 故f(α)=0下面证明又有β∈(0,π),β≠α, 使f(β)=0假设f(x)于(0,π)内只有一个零点α, 则f(x)于(0, α)及(α ,π )两个区间内符号必相反,否则不可能有⎰πsin )(xdx x f =0,而sin(x- α)在(0, α)及(α ,π )内显然符号也相反,故f(x) sin(x- α)于这两个区间内符号相同.又[0, π] 连续,因此由上述定理可知⎰-παα0)(sin )(dx x x f ≠0 (*)又由于⎰π0sin )(xdx x f =⎰πcos )(xdx x f =0则⎰-πα0)sin()(dx x x f =[]dxx x x f ⎰-παα0sin cos cos sin )(=cos α⎰πsin )(xdx x f -sin α⎰πcos )(xdx x f =0,这与 (*) 试矛盾,从而 f(x) 在 (0,π)内除α之外必有另一零点β.推论1 (严格保序性)f (x ),g (x )在[a ,b]上连续,f (x )≤g (x )且f (x )不恒等于g (x )。
则:⎰badx x f )(<⎰badx x g )(推论2 设m,M 分别是 连续函数f(x)在[a,b]上的最小值和最大值,且f(x)非常数。
则:m(b-a)<⎰badx x f )(<M(b-a)由推论1,2可得:dx x e 2^1⎰〉dx ex 3^10⎰,e 2〈⎰--112^dx x e 〈 2例2 设 f(x)在[a,b]上连续,f(0)=3,且对[0,1]上的一切 x,y 成立| f(x)-f(y)| ≤|x-y|试估计积分⎰1)(dx x f 的值.解: 当 0≤x ≤1 时,|f(x)-f(0)| ≤|x-0|=x, 即|f(x)-3|≤x ⇒ 3-x ≤ f(x) ≤3+x⇒⎰-10)3(dx x ≤⎰10)(dx x f ≤⎰+10)3(dx x 有25≤⎰1)(dx x f ≤27.例3 设函数f(x)在取间[0,1]上连续且严格单调减。
试证对任何a ∈(0,1)有⎰adx x f 0)(〉a ⎰1)(dx x f .证 令x=at,则⎰a dx x f 0)(=a ⎰1)(dt at f .由于a,t ∈(0,1),故at<t ,再由f(x)的严格单调递减得:⎰adx x f 0)(=a ⎰1)(dt at f >a ⎰1)(dt t f =a ⎰1)(dx x f .2.1.1利用积分的有关性质可以证明许多有用的不等式(1)许瓦兹不等式(schwarz )f(x),g(x)在[a,b]上可积,试证⎰b adx x g x f ))()((2≤dxx b af)(2⎰dxx b ag)(2⎰因对任一常数t 有:))()((2x g x tf +≥0 则][dx b a x g x tf ⎰+)()(2=t2dx x f ba)(2⎰+2t ⎰b a dx x g x f )()(+dx x bag )(2⎰≥0因此上面关于 的二次三项式不可能有不同的实根,故⎰b adx x g x f ))()(2(2-4dxx baf)(2⎰dx x b a g )(2⎰≤0即 ⎰b a dx x g x f ))()((2≤dxx baf)(2⎰dx x b ag )(2⎰(2)由许瓦兹不等式可得:闵可夫斯基不等式(Minkowshi )f(x),g(x)都于[a,b]可积,][⎰+b a dx x g x f ))()((221][⎰b a dxx g )(221≤][⎰b adxx f )(221证明:][⎰+b adx x g x f x f ))()()((2≤dx x b af )(2⎰][dx b ax g x f ⎰+)()(2⇒[]dx x g x f x f ba⎰+)()()(≤][⎰b adx x f )(221][⎰+b a dx x g x f ))()((221[]dx x g x f x g ba)()()(+⎰≤][⎰b adx x g )(221][⎰+b a dx x g x f ))()((221两式相加有:][dx bax g x f ⎰+)()(2≤][⎰+b a dx x g x f ))()((221{][⎰b a dx x f )(221+][⎰b a dx x g )(221}⇒][⎰+b adx x g x f ))()((221][⎰b a dx x g )(221≤][⎰b a dx x f )(221(3) 由许瓦兹不等式可以证明有些关系式的成立设f(x)在[a,b]上连续可微,|f(x)|的最大值为M,且 f(a)=0,试证:M 2≤)dx bax f ⎰')((2证明:对任意的x ∈[a ,b],由许瓦兹不等式,都有⎰'x adt t f ))((2=⎰'x adt t f )1).((2≤dt x at f ⎰'))((2dt x a 12⎰≤dxb ax f ⎰'))((2dx ba⎰12=(b-a) dx bax f ⎰'))((2而 ⎰'x adt t f ))((2=))()((2a f x f -=)(2x f所以)(2x f≤(b-a)dx b ax f ⎰'))((2上面不等式对一切x ∈[a ,b]成立,所以max {)(2x f, x ∈[a ,b]} ≤(b-a)dx bax f ⎰'))((2即:M2≤(b-a)dx b ax f ⎰'))((22.2积分第一中值定理:设f(x),g(x) 在[a,b]上连续,g(x)在[a,b]上不变号,则ξ存在y ∈[a ,b] ,使:⎰badx x g x f )()(=f(ξ)⎰ba dx x g )(证明过程参考华东师范大学数学系编著《数学分析》上册。
推论3 设f(x)在[a,b]上连续,则存在ξ∈(a,b ),使:⎰ba dx x f )(=f(ξ)(b-a)例4 试证:dx x x ⎰+202^1sin π<dx x x ⎰+202^1cos π证法1(用定理2)dx x x x ⎰+-202^1cos sin π=dx x x x ⎰+-402^1cos sin π+dx x x x 2^1cos sin 24+-⎰ππ=2^11y +⎰-4)cos (sin πdx x x +2^11t +⎰-24)cos (sin ππdx x x =(2-1)(2^11t +-2^11y +)其中:0<y<4π,4π<t<2π从而dx x x x ⎰+-202^1cos sin π<0,即dx x x ⎰+202^1sin π<dx x x ⎰+202^1cos π证法 2(用推论1),令2π-x=t,,则dx x x x 2^1cos sin 24+-⎰ππ=dx x x x ⎰-+-4202)^(1sin cos ππ,dx x x x ⎰+-402^1cos sin π=dx x x x ⎰+-402^1cos sin π+dx x x x 2^1cos sin 24+-⎰ππ=[]dx x x x x )cos (sin 2)^(1102^1124---++⎰ππ 由于0<x<4π,2π-x>x,[]2)^(112^112x x -++-π(sinx-cosx)<0所以dx x x x ⎰+-202^1cos sin π<0例5(2004年考研题)设f(x)在[0,π]连续。
dx x f )(0⎰π=0,xdx x f cos )(0⎰π=0试证 :在(0,π)至少存在两不同点y1,y2,使f(y2)=f(y2)=0证明 令F(x)=dt t f x )(0⎰,则F(0)=F(π)=0而xdx x f cos )(0⎰π=F(x)cosx|π0+⎰π0sin )(xdx x F =⎰πsin )(xdx x F =F(y)siny=0,y ∈(0,π)推出 F(y)=0(若仅有y ∈(0,π),就不能推出 F(y)=0 , 因sin0=sin π=0),由 F(0)=F(y)=F(π)=0,对F(x)在[0,y],及[y,π]上应用罗尔中值定理得:存在y1∈[0,y],y2∈[y,π] ,使 f(y1)=f(y2)=0.证毕。
上述讨论表明:由非严格不等试变为严格不等试,由闭区间缩小为开区间看似细节,但由此增加了解题的有用信息,其意义又不小。
联想到:在级数中处理好区域内不满足格林公式或高斯公式条件的个别点,都是解决某些问题的关键。
2.2.1积分第一中值定理的几何意义:若f(x)在[a,b]上连续,则y=f(x)在[a,b ]上的曲边梯形面积等于以推论3式所示的f(ξ) 为高,[a,b]为底的矩形面积,而 ab -1⎰badx x f )( 则可理解为f(x) 在区间[a,b]上所有函数的平均值,这是通常有限个算术平均值的推广。