定积分在实际问题中的应用
例谈定积分的应用
例谈定积分的应用
定积分是利用积分技术来搭建企业系统的一种服务方式,通过定积分,企业可以解决营销,客户追踪,价格管理,订单跟踪等问题,让企业
既有资源利用效率,又能惠及消费者。
一、定积分的应用
1、促销活动:利用定积分可以创建各种丰富多彩的促销活动,满减、
团购、买赠、金币锁定等,激励消费者购买和积累积分。
2、客户管理:定积分能够建立细致复杂的客户档案,包括客户经理内容,购买次数,消费金额,积分余额等,更好地进行客户管理。
3、价格管理:通过定积分,可以根据不同客户的特征,设置特定的价格,比如会员价,大客户价等,更好地提高定价精确度和竞争力。
4、订单追踪:定积分的订单追踪系统可以记录客户的订单信息,有利
于企业更好地追溯客户信息以及及时为客户提供优质服务。
二、定积分的优势
1、可靠性:定积分系统可以提供可靠性能,降低前端和后端系统出现
的异常和故障,防止客户和企业受到损害。
2、安全性:定积分的安全性也得到有效保障,内部数据交换完全采用
加密技术,保证信息不受外部干涉。
3、兼容性:定积分具有可行性和兼容性,它可以按照各种不同环境定
制与企业系统相协调的服务,能够提供企业最适合的解决方案。
4、易用性:定积分使用界面简洁明了,业务流程简单可靠,容易上手,操作简单易懂,为客户提供更贴心的服务。
三、总结
定积分的引入为企业的经营活动带来了更多的便利,有效提高了企业
的经营效率,也让消费者能够从消费上受到更多的好处。
由此可见,
定积分不仅是企业的一种低成本的服务方式,也是一个更加有效的、
更加充分的消费积分服务体系,为企业和消费者都更好地搭建企业系统。
定积分的应用
定积分的应用定积分是微积分的重要概念之一,它在许多实际问题的求解中起着重要作用。
本文将介绍一些定积分的应用,并探讨它们在不同领域中的具体应用情况。
1. 几何学中的应用在几何学中,我们经常需要计算曲线与坐标轴之间的面积。
通过使用定积分,可以轻松解决这个问题。
以求解曲线 y = f(x) 与 x 轴之间的面积为例,我们可以将其划分为无穷多个宽度非常小的矩形,然后将这些矩形的面积相加,最终得到曲线与 x 轴之间的面积。
这个过程可以通过定积分来表示,即∫[a,b] f(x) dx,其中 a 和 b 分别是曲线的起始点和终止点。
2. 物理学中的应用在物理学中,定积分广泛应用于求解各种与物理量有关的问题。
例如,在动力学中,我们可以通过计算物体的位移和速度的定积分来求解物体的加速度。
同样地,在力学中,定积分可以用于计算物体所受的力的功。
这些应用都需要将物理量表示成关于时间的函数,并使用定积分来求解相关问题。
3. 经济学中的应用经济学也是定积分的应用领域之一。
在经济学中,我们经常需要计算一段时间内的总收益或总成本。
通过将这段时间划分为无数个非常小的时间段,然后计算每个时间段内的收益或成本,最后再将这些值相加,我们可以用定积分来表示这段时间内的总收益或总成本。
这种方法在经济学中有着广泛的应用,例如计算企业的总利润等。
4. 概率统计学中的应用在概率统计学中,定积分可以用于求解概率密度函数下的某个区间的概率。
在概率密度函数中,曲线下的面积表示了该事件发生的概率。
通过将概率密度函数在某个区间上的定积分,我们可以得到该区间内事件发生的概率。
这种方法在概率论和数理统计中具有重要的应用,例如计算正态分布下的概率,或者计算随机变量的期望值等。
综上所述,定积分在几何学、物理学、经济学和概率统计学等各个领域都有着重要的应用。
无论是计算面积、求解物理量、计算总收益还是计算概率,定积分都提供了一种有效的数学工具。
通过理解和掌握定积分的应用,我们可以更好地解决实际问题,并深入研究各个领域中的相关理论。
考研数学定积分的应用
考研数学定积分的应用一、引言数学定积分是高等数学中的重要概念之一,它在实际生活中有着广泛的应用。
本文将从几个具体的应用案例入手,探讨考研数学定积分的应用。
二、面积计算数学定积分最基本的应用之一就是计算曲线与坐标轴所围成的面积。
例如,在工程测量中,我们经常需要计算某个区域的面积,如果该区域的边界曲线可以用函数表示,那么可以通过定积分来求解。
通过将曲线分割成无穷多个微小的矩形,计算每个矩形的面积并进行累加,最终得到所需的面积。
三、物体体积计算除了计算面积,数学定积分还可以用于计算物体的体积。
在工程设计中,经常需要计算复杂形状物体的体积,例如水库的容量、建筑物的体积等。
如果物体的截面可以用函数表示,那么可以通过定积分来求解。
同样地,将截面分割成无穷多个微小的面元,计算每个面元的体积并进行累加,最终得到所需的体积。
四、质心计算质心是物体在空间中的重心,对于复杂形状的物体,质心的计算可以通过数学定积分来实现。
首先,将物体分割成无穷多个微小的体积元,计算每个体积元的质量并与其质心坐标乘积,然后进行累加,最后将总质量除以总体积,即可得到质心的坐标。
五、弯曲杆件的弯矩计算在工程力学中,常常需要计算弯曲杆件的弯矩分布,以确定结构的稳定性和安全性。
通过数学定积分,可以将杆件分割成无穷多个微小的弯曲段,计算每个弯曲段的弯矩,并进行累加,最终得到整个杆件的弯矩分布。
六、概率密度函数计算概率密度函数是概率论与数理统计中的重要概念,用于描述随机变量的概率分布。
数学定积分可以用于计算概率密度函数的各种性质,例如求解期望值、方差以及其他统计指标。
通过对概率密度函数进行定积分,可以得到具体的数值,从而进行概率分析和决策。
七、总结本文简要介绍了考研数学定积分的几个应用,包括面积计算、物体体积计算、质心计算、弯曲杆件的弯矩计算以及概率密度函数的计算。
这些应用充分展示了数学定积分在实际生活和工程领域中的重要性和广泛应用。
通过学习和掌握数学定积分的应用技巧,可以更好地理解和应用数学知识,提高问题解决能力。
定积分求平面图形面积在实际生活中的应用
定积分求平面图形面积在实际生活中的应用把复杂的积分问题求解出来就可以计算出平面图形的面积,在实际生活中也可以看到它的很多应用。
其中有一类是涉及设计的,比如建筑设计中的空间分配、土地开发等;另一类是分析的,比如海洋表面的波浪分析等。
1、建筑设计建筑设计中,定积分可以用来求解空间分配问题。
比如,在房屋设计中,它可以用来确定楼层、楼梯、墙壁、门窗等占用了多少面积。
此外,它还可以用来求解不规则房间布局时,室外墙体和室内墙体的面积分配。
同样,在土地开发中也可以看到定积分的应用,如计算出道路两端的封闭区域面积,以及计算建筑的总面积。
定积分也可以帮助规划者精确计算出规划区域的面积,从而更好地管理规划区域的开发。
2、海洋表面的波浪分析定积分也可以用来求解海洋表面的波浪。
水波的主要性质是在洋流中运动,它的变化符合泊松方程,这是一个带积分的方程,可以用定积分来求解。
这种波浪分析可以更好地解释海洋表面的复杂性,进而指导航管理者和建筑者采取更安全有效的导航措施。
此外,在海岸线上,可以使用定积分来计算海岸线内各子区域的面积,以及海岸线及其各个部分的面积,为海洋管理者提供有形的参考数据。
3、农业此外,定积分在农业中也有非常广泛的应用。
比如,在种植作物时,可以使用定积分来计算出作物地的面积,以及需要灌溉地区的面积;在研究农田开发时,可以利用定积分来计算出耕作面积。
通过计算出具体的面积数据,可以更好地规划农田的分布和种植规模,从而节约农业资源,提高农作物的产量。
总结定积分是一种有用的数学技术,可以把复杂的数学问题转化成计算机可计算的简单形式,在计算平面图形面积上表现出很强的优势。
它在实际生活中有很多应用,比如建筑设计、土地开发、海洋洋面波浪分析,以及农业规划等。
试论定积分在物理及其他领域的应用
试论定积分在物理及其他领域的应用1. 引言1.1 定积分的基本概念定积分是微积分的一个重要概念,它在数学中有着广泛的应用。
定积分的基本概念可以简单地理解为一个函数在一定区间内的累积效果。
在几何学中,定积分可以用来计算曲线下面积,图形的面积和体积等问题。
在数学上,定积分可以看作是不定积分的反运算,通过定积分我们可以求解函数的定积分值。
在实际应用中,定积分被广泛运用于物理、工程、经济等领域。
它的应用使得复杂问题的计算变得简单清晰。
通过定积分,我们可以计算出物体的质量、力的大小、功的大小等物理量。
在力学中,定积分可以用来描述物体的运动规律,计算出物体的位置、速度和加速度等。
在电磁学中,定积分常常用来计算电场强度、磁场强度等问题。
在热力学中,定积分可以用来计算热量、熵等热力学量。
在工程学中,定积分可以帮助工程师计算出工程设计中的各种参数。
在经济学中,定积分在求解供求关系、成本、收益等问题上起着重要作用。
定积分在各个领域中都有着重要的应用价值。
它的基本概念对于理解定积分的应用具有重要意义。
通过深入研究定积分的基本概念,可以更好地理解其在不同领域中的具体应用。
1.2 定积分在物理领域的重要性定积分在物理领域的重要性体现在多个方面,首先在力学中,定积分可以用来描述物体的质量、速度、加速度、力和能量等物理量随时间的变化,从而帮助解决力学中的各种问题。
在电磁学中,定积分可以用来描述电流、电荷、电场、磁场等物理量在空间中的分布和变化规律,从而帮助解决电磁学中的各种问题。
在热力学中,定积分可以用来描述热量、温度、熵等热力学量在空间中的分布和变化规律,从而帮助解决热力学中的各种问题。
在工程学和经济学中,定积分也有着重要的应用,可以用来描述工程和经济系统中的各种物理量的变化规律,从而帮助解决工程和经济学中的各种问题。
定积分在物理领域中的重要性不可忽视,它为我们理解和应用物理定律提供了重要的数学工具和方法。
2. 正文2.1 定积分在力学中的应用在力学中,定积分是一个非常重要的数学工具,它可以用来描述物体在运动过程中的各种性质和运动规律。
定积分在经济问题中的应用
积分在经济问题中的应用主要有以下几个方面:
一、货币政策
积分可以作为货币政策的一种手段来调节经济,通过提高或降低基准利率来影响贷款市场,从而调节经济的走势。
二、财政政策
积分可以用来调节财政政策,比如减税、增税等,通过调节财政政策来影响消费者的支出、投资活动及国家的财政收入。
三、货币供应
积分可以用来调节货币供应,即调节中央银行发行货币的数量,以影响经济的发展趋势。
四、汇率政策
积分也可以用来调节汇率政策,比如调整国家的汇率
政策,以促进国际贸易的发展,影响国内外市场的竞争力。
定积分的应用
定积分的应用定积分是微积分中的重要内容之一,经常被应用于实际问题的解决中。
本文将从三个方面来论述定积分的应用。
一、定积分在几何中的应用首先,定积分可以用于求曲线下面的面积。
以 y=f(x) 为例,若f(x)>0,则曲线 y=f(x) 与 x 轴的两点 a、b 组成的图形的面积为S=∫baf(x)dx这时,可以将曲线 y=f(x) 分成许多小块,每块宽度为Δx,高度为 f(xi),从而可以得到其面积为ΔS=f(xi)Δx因此,当Δx 趋于 0 时,所有小块的面积之和就等于图形的面积,即∑ΔS→S因此,用定积分就可以求出图形的面积。
其次,定积分还可以用于求旋转体的体积。
以曲线 y=f(x) 在 x 轴上旋转360°为例,其体积为V=π∫baf(x)^2dx这里,π为圆周率。
最后,定积分还可以用于求某些奇特图形的长、面积等等。
二、定积分在物理中的应用物理中也有许多问题可以通过定积分来解决。
比如,运动问题中的速度、加速度,可以通过位移的变化来求得。
若某运动物体的速度为 v(t),则其位移 s(t) 为s(t)=∫v(t)dt同样,若某运动物体的加速度为 a(t),速度为 v(t),则其位移为s(t)=∫v(t)dt=∫a(t)dt最后,定积分还可以用于求密度、质量等物理量。
三、定积分在工程中的应用定积分在工程中的应用也非常广泛。
比如,在流体力学中,对于一条管道中的液体,可以通过惯性和重力等因素,求出其中液体的流量和压力。
而这些流量和压力可以通过定积分计算得出。
在电学中,电量、电荷、电流和电势等都可以通过定积分来求解。
在结构设计中,定积分也常常被用来计算约束力、杠杆比例等。
总之,定积分在几何、物理和工程等领域中都有着广泛应用。
熟练地掌握定积分的方法和应用,对于科学研究和实际问题的解决都有着非常积极的帮助。
定积分的应用(10
定积分的应用(10定积分是微积分中的一个重要概念。
它表示在一定区间内,函数曲线与 x 轴之间的面积,也可以理解为变化率的累加。
定积分的应用非常广泛,下文将介绍其中的十个应用。
一、求物体在一定时间内的位移我们知道,物体在做匀加速运动时,其位移可以用位移公式S=vt+1/2at² 来计算。
如果物体的运动速度是变化的,我们可以将其速度函数 v(t) 求出,然后将其积分得到位移函数 S(t),再在一定时间段内求出 S(t) 的定积分即可得到物体在该时间段内的位移。
二、计算概率密度函数下的概率概率密度函数也是一个函数,其定义为:在一个无限小区间内,事件发生的概率与该区间长度的比值。
在一定范围内,概率密度函数曲线下的面积等于该范围内事件发生的概率。
因此,我们可以通过计算概率密度函数的定积分来获得某个事件发生的概率。
三、计算质心位置质心是物体的一个重要物理概念,其位置定义为将物体划分成若干小的无限小质量体积元,在这些质量体积元上求平均位置所得的点。
计算出物体每个质量体积元的质心位置,然后按质量将它们加权平均,就可以得到整个物体的质心位置。
计算质心位置的过程实质上就是对质量体积元的轴心距进行加权平均,这就是定积分的应用。
四、计算曲线长度我们可以用定积分来计算一个曲线的长度。
将曲线划分成许多小段,每个小段都近似为一条直线段,利用勾股定理计算它们的长度之和,然后取极限即可得到曲线的长度。
五、计算旋转体积旋转体积的计算方法就是将一个平面图形绕某个轴线旋转所形成的体积。
可以用定积分来计算旋转体积,其基本思想就是把旋转体积看作是由许多小的圆柱体构成的,计算出每个小圆柱的体积之和即可得到整个旋转体积。
六、计算弧度在物理学和天文学中,我们往往需要计算弧度。
弧度是一个角度的度量方式,它表示弧长与半径之比。
对于一个圆,一周的弧长就是圆的周长,因此圆的一周弧度为2π 弧度。
如果我们知道了一个圆弧所对应的角度度数,就可以通过简单的定积分计算出它的弧度。
定积分在生活中的应用
定积分在生活中的应用定积分在生活中的应用有很多,让我们来举例说明其中一个方面。
假设你经营一家咖啡店,想要知道在某个时间段内卖出咖啡的总杯数。
这个问题就可以用定积分来解答。
首先,我们需要确定卖出咖啡的总杯数和时间之间的关系。
假设每小时卖出咖啡的杯数是一样的,那么卖出咖啡的总杯数就是每小时卖出咖啡的杯数乘以卖出咖啡的小时数。
用数学公式表示为:∫cup/hour dt (从t1到t2)其中cup/hour表示每小时卖出咖啡的杯数,dt表示卖出咖啡的小时数。
将这个公式进行积分运算,就可以得到卖出咖啡的总杯数。
通过这个例子可以看出,定积分可以帮助我们解决生活中各种各样的问题,只需要将问题转化为数学公式进行计算就可以了。
当然,定积分还是一个比较难的概念,需要我们具备一定的数学基础才能正确理解和运用。
定积分是微积分的一个重要概念,它在生活中的应用非常广泛。
在生活和工作中,定积分可以通过数学模型来描述各种现象,从而帮助我们分析和解决问题。
以经济学为例,定积分可以用于研究累计收益和累计成本等经济指标。
在经济学中,累计收益是指一定时间内所获得的总收入,而累计成本则是指为了获得这些总收入而投入的总成本。
通过定积分的方法,可以将这些经济指标进行数学化,从而更好地进行定量分析和比较。
具体而言,假设有一个产品在时间段[t1, t2]内的总收益R(t),那么该产品的累计收益可以通过定积分来计算:∫R(t) dt (从t1到t2)。
其中R(t)表示单位时间内产品的收益随时间变化而变化的函数关系。
同理,对于累计成本也可以采用类似的方法进行计算。
通过定积分的应用,可以帮助经济学家更好地分析和预测未来经济发展的趋势和规律,从而制定更为准确的宏观经济政策和企业经营策略。
除了经济学,定积分还可以应用于其他领域。
例如,在物理学中,定积分可以用于计算物体的质量和重心位置等;在几何学中,定积分可以用于计算曲线围成的面积和立体图形的体积等;在工程学中,定积分可以用于计算机械零件的强度和应力分布等。
定积分的应用
定积分的应用在我们的生活中,有很多场景都需要用到定积分。
而在数学上,定积分也起到了重要的作用。
定积分可以计算曲线下的面积,如求函数 $f(x)$ 在区间 $[a,b]$ 上的面积。
接下来,我们将介绍一些常见的定积分的应用。
一、曲线下的面积假设我们有一个区间 $[a,b]$,以及一个函数 $f(x)$。
我们可以使用定积分来计算这个函数在该区间上的曲线下的面积。
这个面积可以用下面的式子来计算:$$ S=\int_{a}^{b}f(x)dx $$ 其中,$\int$ 表示定积分。
如果我们以 $f(x)\geq 0$ 的形式进行了定义,那么定积分就可以计算出曲线下的正面积。
例如,如果我们要计算函数 $f(x)=x^2$ 在区间 $[0,1]$ 上的曲线下的面积,我们可以通过下面的定积分来计算:$$ S=\int_{0}^{1}x^2dx $$利用积分的定义,可以将该式子化简为:$$ S=\lim_{n\rightarrow\infty}\sum_{i=1}^{n}f(x_i)\Deltax=\lim_{n\rightarrow\infty}\sum_{i=1}^{n}x_i^2\Delta x $$ 其中,$\Delta x=\frac{1}{n}$ 且 $x_i=i\Delta x$。
如果我们取 $n=100$,你会发现:$$ S=0.010050167\cdots $$ 这时,我们就可以知道函数 $f(x)=x^2$ 在区间 $[0,1]$ 上的曲线下的面积为约为 $0.010050167$。
二、体积类似于计算曲线下的面积,定积分也可以用于计算体积。
我们可以使用定积分来计算旋转曲面的体积,例如旋转曲面、扫描曲面等。
例如,假设我们需要计算曲线 $y=x^2$ 从 $x=0$ 到 $x=1$ 周围在 $y$ 轴旋转一周所形成的立体的体积,我们可以使用下面的公式计算出体积:$$ V=\int_{0}^{1}\pi y^2dx $$替换掉 $y=x^2$ 的值,我们得到:$$ V=\int_{0}^{1}\pi x^4dx $$ 计算该定积分的结果为:$$ V=\frac{\pi}{5} $$ 所以,曲线$y=x^2$ 从 $x=0$ 到 $x=1$ 周围所形成的立体的体积为$\frac{\pi}{5}$。
定积分在数学中的应用
定积分在数学中有广泛的应用,涵盖了多个领域,包括几何、物理、经济学和工程学等。
以下是一些常见的应用领域:
1. 几何学:定积分可用于计算曲线的弧长、曲线与坐标轴所围成的面积、空间曲面的面积和体积等。
通过将几何问题转化为定积分的计算,可以准确求解各种形状的几何量。
2. 物理学:定积分在物理学中的应用非常广泛。
例如,可以用定积分计算物体的质心、转动惯量、流体的压力和力矩等。
还可以通过定积分计算曲线下的面积来求解物体的位移、速度和加速度等运动学问题。
3. 经济学:定积分在经济学中的应用主要用于计算累积量。
例如,可以使用定积分计算总收益、总成本、总利润等经济指标。
还可以通过定积分计算边际收益和边际成本,从而进行经济决策和优化问题的分析。
4. 工程学:定积分在工程学中也具有重要的应用价值。
例如,可以使用定积分计算电路中的电流、电压和功率等物理量。
在结构工程中,可以通过定积分计算材料的体积、质量和重心位置等。
此外,定积分还在概率论、信号处理、图像处理等领域有各种应用。
总之,定积分作为微积分的重要工具,广泛应用于数学及其他学科的建模、计算和问题求解中,提供了丰富的数学工具和方法,有助于深入理解各个学科中的现象和问题。
定积分的基本性质及应用
定积分的基本性质及应用定积分是微积分的重要概念之一,它在数学和各个学科中都有广泛的应用。
本文将重点介绍定积分的基本性质和在实际问题中的应用,并且通过具体的例子来加深理解。
定义:定积分是对一个函数在闭区间上的加权平均值进行求和的过程。
在数学中,一个函数f(x)在[a, b]上的定积分表示为:∫(a to b) f(x) dx其中,∫代表求和的过程,a和b是积分的上下限,f(x)是被积函数。
基本性质:1. 线性性质:定积分具有线性性质,即对于任意两个函数f(x)和g(x),以及任意的实数k,有以下等式成立:∫(a to b) (f(x) + g(x)) dx = ∫(a to b) f(x) dx + ∫(a to b) g(x) dx∫(a to b) k*f(x) dx = k * ∫(a to b) f(x) dx2. 区间可加性:如果一个函数在闭区间[a, b]上有定义,且在其中一个点c上可导,则该函数在[a, b]上的定积分等于该函数在子区间[a, c]和[c, b]上的定积分之和:∫(a to b) f(x) dx = ∫(a to c) f(x) dx + ∫(c to b) f(x) dx3. 积分中值定理:如果一个函数f(x)在闭区间[a, b]上连续,且在该区间内不恒为0,那么至少存在一个点c,使得:∫(a to b) f(x) dx = f(c) * (b - a)4. 边界性质:对于定积分∫(a to b) f(x) dx,当a等于b时,定积分的值为0。
若a小于b,则定积分的值为正数或负数,具体取决于函数f(x)在[a, b]上的正负性。
5. 非负性质:如果一个函数f(x)在闭区间[a, b]上连续且非负,那么定积分的值也是非负的。
应用:定积分在实际问题中有着广泛的应用,下面将介绍两个具体的应用。
1. 几何应用:定积分可以用于计算曲线与坐标轴之间的面积。
如果一个函数在闭区间[a, b]上非负,那么该函数与x轴围成的曲边梯形的面积可以通过定积分来计算:面积= ∫(a to b) f(x) dx同样的,若函数f(x)在闭区间[a, b]上非正,那么面积可以表示为定积分的绝对值。
定积分的应用公式总结
定积分的应用公式总结定积分是微积分中的重要概念,它在许多领域都有着广泛的应用。
在本文中,我们将对定积分的应用公式进行总结,并举例说明其在实际问题中的应用。
1. 面积与定积分。
定积分最基本的应用之一就是计算曲线与坐标轴之间的面积。
设函数f(x)在区间[a, b]上连续,且f(x) ≥ 0,则曲线y = f(x)与x轴所围成的图形的面积为。
A = ∫[a, b] f(x) dx。
这就是定积分的几何意义,它表示曲线与x轴之间的面积。
2. 物理学中的应用。
在物理学中,定积分常常用来计算曲线下方的面积,从而得到某一变量的总量。
例如,如果我们知道一个物体在 t 时刻的速度 v(t)(单位时间内的位移),则该物体在时间区间 [a, b] 内的位移为。
S = ∫[a, b] v(t) dt。
这里的 S 就表示了物体在时间区间 [a, b] 内的总位移。
3. 概率统计中的应用。
在概率统计中,定积分也有着重要的应用。
例如,如果我们知道某一随机变量X 的概率密度函数为 f(x),则 X 落在区间 [a, b] 内的概率为。
P(a ≤ X ≤ b) = ∫[a, b] f(x) dx。
这里的 P(a ≤ X ≤ b) 表示了随机变量 X 落在区间 [a, b] 内的概率。
4. 工程中的应用。
在工程领域,定积分也有着广泛的应用。
例如,在计算流体的体积、质量、密度、压力等问题时,定积分常常是不可或缺的工具。
另外,在电路分析、信号处理、控制系统等领域,定积分也有着重要的作用。
5. 经济学中的应用。
在经济学中,定积分常常用来描述某一商品的总收益、总成本、总利润等。
例如,如果知道某一商品的需求函数为 D(p),则该商品在价格区间 [a, b] 内的总收益为。
R = ∫[a, b] p D(p) dp。
这里的 R 表示了商品在价格区间 [a, b] 内的总收益。
总结。
定积分的应用远不止以上几个领域,它在数学、物理、工程、经济等众多领域都有着重要的作用。
定积分的应用优秀案例名称
定积分的应用优秀案例名称定积分是微积分学中的一个重要概念,其应用范围广泛,涉及到数学、物理、工程学等多个学科领域。
下面将围绕定积分的应用优秀案例,通过分步骤阐述,从实际问题入手,深入探讨定积分的应用。
一、汽车行驶里程问题汽车行驶里程问题是定积分的一个典型应用案例。
假设一个汽车匀速行驶,行驶速度为v,行驶时间为t,我们想知道汽车行驶的总里程。
首先,我们需要通过公式来表示汽车的行驶里程。
行驶里程=速度*时间,即s=v*t。
由此得到定积分公式为:∫sdt=∫vtdt因为汽车是匀速行驶,速度v为常数,因此可将上公式化简为:∫sdt=vt+C其中C是常数项,表示汽车的起始点。
因此,我们只需知道汽车的起始点和行驶时间,就可根据上述公式计算出汽车的行驶里程。
二、物理问题定积分在物理学中也有重要的应用。
例如,假设一个物体受到力F,进行相应的位移d,则所做的功为:W=∫Fds其中,F为力的大小,ds为位移的微小距离元素。
通过定积分,可以计算出物体所做的总功。
例如,假设一个物体受到的力F=2x+10 N,在位移为x的时候对它进行功的计算,其功为:W=∫Fdx=∫(2x+10)dx解上式的不定积分:W=∫(2x+10)dx=x^2+10x+C其中,C为常数项,表示物体的起始点。
通过此公式,我们可以计算出物体受到力F在位移为x时所做的功。
三、金融问题除了数学和物理领域外,定积分在金融领域也有涉及。
例如,假设一家公司每年的营业额为f(x),其中x为年份。
我们想要计算该公司在某一时期内的总营业额。
由于营业额是一种累积变量,我们可以使用定积分来计算总营业额。
假设该公司在t1到t2年间营业额为f(x),则总营业额为:∫t1到t2 f(x)dx通过定积分公式,我们可以计算出该公司在t1到t2年间的总营业额。
综上所述,定积分的应用范围十分广泛,涉及到多个领域,例如,数学、物理、金融等等。
通过具体的实例,我们可以更好地理解定积分的应用,并进一步掌握定积分的求解方法。
定积分的应用公式总结
定积分的应用公式总结定积分是微积分中的重要概念,具有广泛的应用范围。
在实际问题中,定积分可以用于求解曲线下的面积、求解容积、质量、中心矩等问题。
接下来,我们将总结定积分的应用公式,包括面积、体积、质量、中心矩等几个重要应用。
1. 曲线下的面积定积分最常见的应用是求解曲线下的面积。
对于一个函数f(x),在区间[a, b]上,曲线y=f(x)与x轴所围成的面积可以通过定积分来计算。
公式为:S = ∫(a到b)f(x)dx其中S表示曲线下的面积,∫表示定积分,f(x)是函数曲线在x轴上的对应值。
2. 旋转体的体积定积分还可以用于计算旋转体的体积。
考虑一个曲线y=f(x),在[a, b]区间上绕x轴旋转一周,所形成的旋转体体积可以通过定积分来计算。
公式为:V = π∫(a到b)f(x)^2dx其中V表示旋转体的体积,π表示圆周率。
3. 弧长定积分可以用于计算曲线的弧长。
设有曲线y=f(x),在区间[a,b]上的弧长可以通过定积分来计算。
公式为:L = ∫(a到b)√(1+(f'(x))^2)dx其中L表示曲线的弧长,f'(x)表示f(x)的导数。
4. 质量和质心对于一条位于直角坐标系中的线密度分布曲线,其质量可以通过定积分来计算。
设密度函数为ρ(x),曲线上的质量可以表示为:m = ∫(a到b)ρ(x)dx其中m表示曲线上的质量,ρ(x)表示密度函数。
同时,还可以通过定积分来计算曲线的质心。
曲线的质心可以通过以下公式来计算:x_c = (1/m)∫(a到b)xρ(x)dxy_c = (1/m)∫(a到b)yρ(x)dx其中x_c和y_c表示曲线的质心的坐标。
以上的公式总结了定积分的一些重要应用,包括面积、体积、弧长、质量和质心等。
在实际问题中,我们可以根据具体的问题情况,选择适当的公式来计算所需的结果。
这些公式可以帮助我们更好地理解和应用定积分的概念,解决实际问题。
定积分的计算方法与应用
定积分的计算方法与应用定积分是微积分中的一个重要概念,具有广泛的应用领域。
本文将介绍定积分的计算方法以及它在实际问题中的应用。
一、定积分的计算方法定积分是求解曲线下面的面积或者曲线上某一区间的长度的数学工具。
在计算定积分时,我们可以使用以下方法:1. 几何解法:当曲线形状较简单且易于几何分析时,可以采用几何解法。
例如,计算一个常数函数在给定区间上的定积分,可以直接计算该区间内的矩形面积。
2. 分割求和法:定积分可以通过将曲线分割为若干个小区间,在每个小区间内取样点,并计算每个小区间的面积或长度,再将这些结果求和得到近似解。
随着小区间的数量增加,这种方法的近似解将逐渐接近准确值。
3. 定积分的定义:根据数学定义,定积分可以通过极限求和的方式得到准确解。
该方法需要将曲线分割为无穷多个微小的小区间,并进行求和。
具体的计算步骤可以参照定积分的定义公式。
二、定积分在实际问题中的应用定积分作为一种数学工具,在许多实际问题的求解中起到了重要作用。
以下是一些常见的应用场景:1. 几何应用:定积分可以用于计算曲线下的面积,例如求解两条曲线之间的面积或计算曲线所围成的区域的面积。
这在建筑设计、地理测量等领域中有广泛应用。
2. 物理学应用:定积分可以用于计算物体的质量、质心、转动惯量等物理量。
例如,在力学中,通过计算质点沿某一曲线的运动轨迹所做的功,可以使用定积分求得。
3. 统计学应用:定积分可以应用于计算概率密度函数下的概率。
在统计学中,通过计算概率密度曲线下的面积,可以得到某一区间内事件发生的概率。
4. 经济学应用:定积分可以用于计算经济学中的消费总额、产出总额等指标。
例如,计算某一产品的总销售额可以通过对销售函数进行定积分得到。
5. 工程学应用:定积分可以应用于计算工程中的功耗、能量损失等问题。
例如,计算电路中的功耗可以通过对电流和电压的乘积进行定积分来求解。
在实际问题中,我们可以根据具体情况将问题转化为曲线的面积或长度的计算,然后应用定积分的方法进行求解。
试论定积分在物理及其他领域的应用
试论定积分在物理及其他领域的应用定积分是微积分中的一个重要概念,它在物理及其他领域中有着广泛的应用。
在物理学中,定积分的应用可以帮助我们解决各种复杂的实际问题,比如计算物体的质心、计算密度分布的质量、计算电场与磁场的功率等。
在其他领域,定积分也被广泛应用于各种领域,比如经济学、生物学和工程学等。
本文将就定积分在物理及其他领域的应用进行更详细的探讨。
一、定积分在物理学中的应用1. 计算物体的质心物理学中,质心是一个非常重要的概念,它表示一个物体整体的平均位置。
利用定积分的方法,我们可以求得任意形状的物体的质心。
一个均匀细杆,利用定积分可以轻松求得其质心位置。
这对于工程设计或者物体平衡问题都具有重要的意义。
2. 计算密度分布的质量在物理学中,经常需要根据密度分布来计算物体的质量。
利用定积分,我们可以求得密度分布在空间中的质量总量。
这在研究天体物理学或者地球物理学等方面有着非常重要的应用。
3. 计算电场与磁场的功率在电磁学中,电场与磁场的功率计算经常需要用到定积分。
当分布的电荷或者电流密度不均匀时,可以利用定积分来计算电场与磁场的功率。
这对于电路设计或者电动机性能分析等方面都具有着非常重要的应用。
二、定积分在其他领域的应用1. 宏观经济学在宏观经济学中,定积分可以用来描述生产总值、就业率、通货膨胀率等经济指标的变化趋势。
通过对这些指标的定积分分析,可以更好地理解宏观经济运行的规律性,并为制定经济政策提供依据。
2. 生物学在生物学领域,定积分可以被应用于描述生物体内各种物质的浓度变化趋势,比如代谢产物在细胞内的扩散过程等。
定积分也可以用来描述生物体的生长规律以及种群数量的动态变化过程。
3. 工程学在工程学中,定积分是一个非常重要的工具,可以用来计算工程设计中各种复杂形状的物体的体积、质量、重心位置等物理量。
在建筑工程中,可以利用定积分来计算建筑结构的重心位置,以便施工和设计过程中的平衡和稳定性分析。
以上只是定积分在物理及其他领域中部分应用的介绍。
定积分在实际问题中的应用
第二节 定积分在实际问题中的应用 Application of Definite Integral教学目的: 熟练掌握求解平面图形的面积方法,并能灵活、恰当地选择积分变量;会求平行截面面积已知的立体的体积,并能求解旋转体的体积;能够解决物理应用中变力作功、液体压力方面的问题.内 容: 定积分几何应用;定积分在物理中的应用. 教学重点: 求解平面图形的面积;求旋转体的体积.教学难点: 运用定积分求平面图形的面积和旋转体的体积教学方法: 精讲:定积分的几何应用;多练:用定积分求平面图形的面积和立体的体积 教学内容:一、定积分的几何应用1. 平面图形的面积设函数12(),()y f x y f x ==均在区间[,]a b 上连续,且12()(),[,]f x f x x a b ≥∈,现计算由12(),(),,y f x y f x x a x b ====所围成的平面图形的面积.分析求解如下:(1) 如图6-3所示,该图形对应变量x 的变化区间为[,]a b ,且所求平面图形的面积S 对区间[,]a b 具有可加性.(2) 在区间[,]a b 内任取一小区间[,]x x dx +,其所对应的小曲边梯形的面积,可用以dx 为底,12()()f x f x -为高的小矩形的面积(图6-3)中阴影部分的面积)近似代替.即面积微元为12[()()]dS f x f x dx =-(3) 所求图形的面积22[()()]baS f x f x dx =-⎰图6-3【例1】 求曲线xy e =,直线0,1x x ==及0y =所围成的平面图形的面积.解 对应变量x 的变化区间为[0,1],在[0,1]内任取一小区间[,]x x dx +,其所对应小窄条的面积用以dx 为底,以()()0xxf xg x e e -=-=为高的矩形的面积近似代替,即面积微元x dS e dx =于是所求面积1101x xS e dx e e ===-⎰【例2】 求曲线2y x =及22y x =-所围成的平面图形的面积.解 由222y x y x ⎧=⎨=-⎩求出交点坐标为(1,1)-和(1,1),积分变量x 的变化区间为[1,1]-,面积微元 [()()]dS f x g x dx =-即222(2)2(1)dS x x dx x dx=--=-于是所求面积12112022(1)4(1)1140383S x dxx dxx x -=-=-⎛⎫=- ⎪⎝⎭=⎰⎰若平面图形是由连续曲线(),(),(()()),,x y x y y y y c y d ϕψψϕ==≤==所围成的,其面积应如何表达呢?分析求解如下:(1) 对应变量y 的变化区间为[,]c d ,且所求面积S 对区间[,]c d 具有可加性. (2) 在y 的变化区间[,]c d 内任取一小区间[,]y y dy +,其所对应的小曲边梯形的面积可用以()()y y ϕψ-为长,以dy 为宽的矩形面积近似代替,即面积微元为[()()]dS y y dy ϕψ=-于是所求面积[()()]dcS y y dy ϕψ=-⎰【例3】 求曲线2x y =,直线2y x =-所围成的平面图形的面积.解 由22x y y x ⎧=⎨=-⎩解得交点坐标为(1,1)-和(4,2),则对应变量y 的变化区间为[1,2]-,此时2()2,()y y y y ϕψ=+=,则面积微元2[()()](2)dS y y dyy y dyϕψ=-=+-于是所求面积2221123(2)211212392S dS y y dyy y y --==+-⎛⎫=+- ⎪-⎝⎭=⎰⎰【例4】 求由2y x =及y x =所围成的平面图形的面积.解 为了确定积分变量的变化范围,首先求交点的坐标.由2y x y x ⎧=⎨=⎩得交点(0,0),(1,1).方法一选x 为积分变量,则对应x 的变化区间为[0,1],此时(),f x x =2()g x x =面积微元2[()()]()dS f x g x dx x x dx =-=-于是12023()111111023236S x x dxx x =-⎛⎫=-=-=⎪⎝⎭⎰方法二选y 为积分变量,对应y 的变化区间为[0,1],此时()y ϕ=,()y y ψ=则面积微元[()()])dS y y dy y dy ϕψ=-=于是1322)121032211326S y dyy y =⎛⎫=- ⎪⎝⎭=-=⎰注:由此例可知,积分变量的选取不是唯一的,但在有些问题中,积分变量选择的不同,求解问题的难易程度也会不同.【例5】 求椭圆22221x y a b+=的面积.解 椭圆关于x 轴,y 轴均对称,故所求面积为第一象限部分的面积的4倍,即1044aS S ydx ==⎰利用椭圆的参数方程cos sin x a ty b t=⎧⎨=⎩ 应用定积分的换元法,sin dx a tdt =-,且当0x =时,,2t x a π==时,0t =,于是222024sin (cos )4sin 1cos24214sin 22240S b t a t dtab tdttab dt t ab t abπππππ=-=-=⎛⎫=-= ⎪⎝⎭⎰⎰⎰2. 空间立体的体积(1) 平行截面面积为已知的立体的体积设某空间立体垂直于一定轴的各个截面面积已知,则这个立体的体积可用微元法求解. 不失一般性,不妨取定轴为x 轴,垂直于x 轴的各个截面面积为关于x 的连续函数()S x ,x 的变化区间为[,]a b .该立体体积V 对区间[,]a b 具有可加性.取x 为积分变量,在[,]a b 内任取一小区间[,]x x dx +,其所对应的小薄片的体积用底面积为()S x ,高为dx 的柱体的体积近似代替,即体积微元为()dV S x dx =于是所求立体的体积()baV S x =⎰【例6】 一平面经过半径为R 的圆柱体的底圆中心,并与底面交成角α,计算这个平面截圆柱体所得契形体的体积.解 取该平面与底面圆的交线为x 轴建立直角坐标系,则底面圆的方程为222x y R +=,半圆的方程即为y = 在x 轴的变化区间[,]R R -内任取一点x ,过x 作垂直于x 轴的截面,截得一直角三角形,其底长为y ,高度为tan y α,故其面积2221()tan 21tan 21()tan 2S x y y y R x ααα=⋅⋅==- 于是体积2222233()1tan ()21tan ()211tan ()232tan 3RR RR R R V S x dxR x dx R x dx R R x x R R αααα---==-=-=--=⎰⎰⎰(2) 旋转体的体积 类型1:求由连续曲线()y f x =,直线,x a x b ==及x 轴所围成的曲边梯形绕x 轴旋转一周而成立体的体积. 过任意一点[,]x a b ∈作垂直于x 轴的平面,截面是半径为()f x 的圆,其面积为2()()S x f x π=,于是所求旋转体的体积2()()babaV S x dxf x dxπ==⎰⎰【例7】 求由2y x =及1,0x y ==所围成的平面图形绕x 轴旋转一周而成立体的体积.解 积分变量x 轴的变化区间为[0,1],此处2()f x x =,则体积511224001()055x V x dx x dx ππππ====⎰⎰【例8】 连接坐标原点O 及点(,)P h r 的直线,直线x h =及x 轴围成一个直角三角形,求将它绕x 轴旋转一周而成的圆锥体的体积.解 积分变量x 的变化区间为[0,]h ,此处()y f x =为直线OP 的方程ry x h=,于是体积222202322033hh r V x dxh r x dxh h r x r hh ππππ⎛⎫= ⎪⎝⎭==⋅=⎰⎰类型2:求由连续曲线()x y ϕ=,直线,y c y d ==及y 轴所围成的曲边梯形绕y 轴旋转一周而成的立体的体积()c d <.过任意一点[,]y c d ∈,作垂直于y 轴的平面,截面是半径为()y ϕ的圆,其面积为2()()S y y πϕ=,于是所求旋转体的体积2()()d dccV S y dy y dy πϕ==⎰⎰【例9】 求由3,8y x y ==及y 轴所围成的曲边梯形绕y 轴旋转一周而成的立体的体积.解 积分变量y 的变化区间为[0,8],此处()x y ϕ==于是体积828358339655V dyy dyy ππππ====⎰⎰【例10】求椭圆22221x y a b+=分别绕x 轴、y 轴旋转而成椭球体的体积.解 若椭圆绕x 轴旋转,积分变量x 的变化区间为[,]a a -,此处()y f x ==于是体积2222222322()1433a x aa a V dxb a x dxaa b a x x ab a a ππππ--==-⎡⎤=-=⎢⎥-⎣⎦⎰⎰若椭圆绕y 轴旋转,积分变量y 的变化区间为[,]b b -,此处()x y ϕ==,于是体积2222222322()1343by bb b V dya b y dyb b a b y y bb a b ππππ--==-⎛⎫=- ⎪-⎝⎭=⎰⎰二、定积分在物理中的应用 1. 变力所做的功 如果一个物体在恒力F 的作用下,沿力F 的方向移动距离s ,则力F 对物体所做的功是 W F S =⋅. 如果一个物体在变力()F x 的作用下作直线运动,不妨设其沿Ox 轴运动,那么当物体由Ox 轴上的点a 移动到点b 时,变力()F x 对物体所做的功是多少? 我们仍采用微元法,所做的功W 对区间[,]a b 具有可加性.设变力()F x 是连续变化的,分割区间[,]a b ,任取一小区间[,]x x dx +,由()F x 的连续性,物体在dx 这一小段路径上移动时, ()F x 的变化很小,可近似看作不变的,则变力()F x 在小段路径上所做的功可近似看作恒力做功问题,于是得到功的微元为()dW F x dx =将微元从a 到b 积分,得到整个区间上力所做的功()baW F x dx =⎰【例11】将弹簧一段固定,令一段连一个小球,放在光滑面上,点O 为小球的平衡位置.若将小球从点O 拉到点()M OM s =,求克服弹性力所做的功. 解 由物理学知道,弹性力的大小和弹簧伸长或压缩的长度成正比,方向指向平衡位置O ,即F kx =-其中k 是比例常数. 若把小球从点O (0)x =拉到点()M x s =,克服弹性力F ,所用力f 的大小与F 相等,但方向相反,即f kx =,它随小球位置x 的变化而变化.在x 的变化区间[0,]s 上任取一小段[,]x x dx +,则力f 所做的功的微元dW kxdx =于是功22sk W kxdx s ==⎰【例12】某空气压缩机,其活塞的面积为S ,在等温压缩的过程中,活塞由1x 处压缩到2x 处,求压缩机在这段压缩过程中所消耗的功. 解 由物理学知道,一定量的气体在等温条件下,压强p 与体积V 的乘积为常数k ,即pV k =由已知,体积V 是活塞面积S 与任一点位置x 的乘积,即V Sx =,因此k kp V Sx ==于是气体作用于活塞上的力k k F pS S Sx x==⋅=活塞作用力kf F x=-=-,则力f 所做的功的微元 kdW dx x=-于是所求功211212ln ln x x x x k W dxxx k xk x =-==⎰【例13】一圆柱形的贮水桶高为5米,底圆半径为3米,桶内盛满了水.试问要把桶内的水全部吸出需做多少功. 解 取深度x 为积分变量,则所求功W 对区间[0,5]具有可加性.应用微元法,在[0,5]上任取一小区间[,]x x dx +,则所对应的小薄层的质量239dx dx πρπρ==. 将这一薄层水吸出桶外时,需提升的距离近似为x ,因此需做功的近似值,即功的微元为99dW x dx xdx πρπρ=⋅=于是所求功52952259022W xdxx πρπρπρ=⎛⎫== ⎪⎝⎭⎰将339.810/N m ρ=⨯,得62259800 3.46102W J π=⋅≈⨯2.液体压力现有面积为S 的平板,水平置于密度为ρ,深度为h 的液体中,则平板一侧所受的压力(F pS h S p ρ==为水深为h 处的压强值)若将平板垂直放于该液体中,对应不同的液体深度,压强值也不同,那么平板所受压力应如何求解呢? 设平板边缘曲线方程为(),()y f x a x b =≤≤,则所求压力F 对区间具有可加性,现用微元法来求解. 在[,]a b 上任取一小区间[,]x x dx +,其对应的小横条上各点液面深度均近似看成x ,且液体对它的压力近似看成长为()f x 、宽为dx 的小矩形所受的压力,即压力微元为()dF x f x dx ρ=⋅于是所求压力()baF x f x dx ρ=⋅⎰【例14】有一底面半径为1米,高为2米的圆柱形贮水桶,里面盛满水.求水对桶壁的压力. 解 积分变量x 的变化区间为[0,2],在其上任取一小区间[,]x x dx +,高为dx 的小圆柱面所受压力的近似值,即压力微元为212dF x dx xdx ρππρ=⋅⋅=于是所求压力为22222402x F xdx πρπρπρ⎛⎫=== ⎪⎝⎭⎰将339.810/N m ρ=⨯代入3449.810 3.9210F N ππ=⨯⨯=⨯【例15】有一半径3R =米的圆形溢水洞,试求水位为3米时作用在闸板上的压力.解 如果水位为3米,积分变量x 的变化区间为[0,]R ,在其上任取一小区间[,]x x dx +,所对应的小窄条上所受压力近似值,即压力微元22dW x ydxx ρρρ=⋅=⋅= 于是所求压力()0220322203212()22323RRRF R x R x R ρρρρ=⎛=-- ⎝=--=⎰⎰ 将339.810/,3N m R m ρ=⨯=代入得51.76410F N =⨯课堂练习:1. 求由曲线y x =与y =.2.求由3,1,0y x y x ===所围成的平面图形绕x 轴旋转一周而成立体的体积.3. 有一截面积220S m =,深为5m 的水池盛满了水.用抽水泵把这水池中的水全部抽出需做多少功?小结: 学习了定积分的几何应用和物理应用,要求能熟练应用定积分求平面图形的面积和旋转体的体积.作业:P123-2(2),(6).4(3),11。
浅析定积分解决生活中的中的实例
浅析定积分解决生活中的中的实例
定积分是一种很重要的数学工具,应用广泛,为我们解决很多问题提供了大量的计算方法,能在很多生活中发挥着集中隐晦的作用。
我们可以通过它来计算物品总量或期限内的累计值,这些应用都离不开定积分的计算技巧。
首先,在体育领域中,比如排球项目,很多犯规行为要根据累计时间来进行判定。
持续犯规超过一定时间之后,才算成犯规。
而根据时间累计判断所需要用到的,就是定积分。
类似于在医学领域,医生们要求病人持续服用某种药物,服药的长度和数量都是要根据定积分的计算来确定的。
其次,在化学领域,定积分同样可以发挥重要作用。
比如,有一种物体在某段时间里放射
某种辐射,放射的量要根据这段时间的累计值来确定。
另外,对于某些反应,其速率与温
度或浓度有关,换言之,期间内物质在实验中产生的量也都需要用定积分算出来。
最后,定积分也可以应用于金融领域。
比如用定积分很容易计算投资本金多少时候才会变
成定期给息中利息的累计值。
还有存款利息,这也需要根据定积分来计算并确定本金的期
限和收益率。
以上就是定积分在生活中的应用,它的用途非常广泛,从体育到化学,再到金融,都会用
到定积分的计算方法。
定积分的重要性在于能够准确快速的计算出累计值,这一近乎不可
或缺的计算技巧正让它在各个领域中发挥着重要的作用。
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第二节 定积分在实际问题中的应用 Application of Definite Integral教学目的: 熟练掌握求解平面图形的面积方法,并能灵活、恰当地选择积分变量;会求平行截面面积已知的立体的体积,并能求解旋转体的体积;能够解决物理应用中变力作功、液体压力方面的问题.容: 定积分几何应用;定积分在物理中的应用. 教学重点: 求解平面图形的面积;求旋转体的体积.教学难点: 运用定积分求平面图形的面积和旋转体的体积教学方法: 精讲:定积分的几何应用;多练:用定积分求平面图形的面积和立体的体积 教学容:一、定积分的几何应用1. 平面图形的面积设函数12(),()y f x y f x ==均在区间[,]a b 上连续,且12()(),[,]f x f x x a b ≥∈,现计算由12(),(),,y f x y f x x a x b ====所围成的平面图形的面积.分析求解如下:(1) 如图6-3所示,该图形对应变量x 的变化区间为[,]a b ,且所求平面图形的面积S 对区间[,]a b 具有可加性.(2) 在区间[,]a b 任取一小区间[,]x x dx +,其所对应的小曲边梯形的面积,可用以dx 为底,12()()f x f x -为高的小矩形的面积(图6-3)中阴影部分的面积)近似代替.即面积微元为12[()()]dS f x f x dx =-(3) 所求图形的面积22[()()]baS f x f x dx =-⎰图6-3【例1】 求曲线xy e =,直线0,1x x ==及0y =所围成的平面图形的面积.解 对应变量x 的变化区间为[0,1],在[0,1]任取一小区间[,]x x dx +,其所对应小窄条的面积用以dx 为底,以()()0xxf xg x e e -=-=为高的矩形的面积近似代替,即面积微元x dS e dx =于是所求面积1101x xS e dx e e ===-⎰【例2】 求曲线2y x =及22y x =-所围成的平面图形的面积.解 由222y x y x⎧=⎨=-⎩求出交点坐标为(1,1)-和(1,1),积分变量x 的变化区间为[1,1]-,面积微元 [()()]dS f x g x dx =-即222(2)2(1)dS x x dx x dx=--=-于是所求面积12112022(1)4(1)1140383S x dxx dxx x -=-=-⎛⎫=- ⎪⎝⎭=⎰⎰若平面图形是由连续曲线(),(),(()()),,x y x y y y y c y d ϕψψϕ==≤==所围成的,其面积应如何表达呢?分析求解如下:(1) 对应变量y 的变化区间为[,]c d ,且所求面积S 对区间[,]c d 具有可加性.(2) 在y 的变化区间[,]c d 任取一小区间[,]y y dy +,其所对应的小曲边梯形的面积可用以()()y y ϕψ-为长,以dy 为宽的矩形面积近似代替,即面积微元为[()()]dS y y dy ϕψ=-于是所求面积[()()]dcS y y dy ϕψ=-⎰【例3】 求曲线2x y =,直线2y x =-所围成的平面图形的面积.解 由22x y y x ⎧=⎨=-⎩解得交点坐标为(1,1)-和(4,2),则对应变量y 的变化区间为[1,2]-,此时2()2,()y y y y ϕψ=+=,则面积微元2[()()](2)dS y y dyy y dyϕψ=-=+-于是所求面积2221123(2)211212392S dS y y dyy y y --==+-⎛⎫=+- ⎪-⎝⎭=⎰⎰【例4】 求由2y x =及y x =所围成的平面图形的面积.解 为了确定积分变量的变化围,首先求交点的坐标.由2y x y x ⎧=⎨=⎩得交点(0,0),(1,1).方法一选x 为积分变量,则对应x 的变化区间为[0,1],此时(),f x x =2()g x x =面积微元2[()()]()dS f x g x dx x x dx =-=-于是12023()111111023236S x x dxx x =-⎛⎫=-=-=⎪⎝⎭⎰方法二选y 为积分变量,对应y 的变化区间为[0,1],此时()y ϕ=,()y y ψ=则面积微元[()()])dS y y dy y dy ϕψ=-=于是1322)121032211326S y dyy y =⎛⎫=- ⎪⎝⎭=-=⎰注:由此例可知,积分变量的选取不是唯一的,但在有些问题中,积分变量选择的不同,求解问题的难易程度也会不同.【例5】 求椭圆22221x y a b+=的面积.解 椭圆关于x 轴,y 轴均对称,故所求面积为第一象限部分的面积的4倍,即1044aS S ydx ==⎰利用椭圆的参数方程cos sin x a ty b t =⎧⎨=⎩应用定积分的换元法,sin dx a tdt =-,且当0x =时,,2t x a π==时,0t =,于是222024sin (cos )4sin 1cos24214sin 22240S b t a t dtab tdttab dt t ab t abπππππ=-=-=⎛⎫=-= ⎪⎝⎭⎰⎰⎰2. 空间立体的体积(1) 平行截面面积为已知的立体的体积设某空间立体垂直于一定轴的各个截面面积已知,则这个立体的体积可用微元法求解. 不失一般性,不妨取定轴为x 轴,垂直于x 轴的各个截面面积为关于x 的连续函数()S x ,x 的变化区间为[,]a b .该立体体积V 对区间[,]a b 具有可加性.取x 为积分变量,在[,]a b 任取一小区间[,]x x dx +,其所对应的小薄片的体积用底面积为()S x ,高为dx 的柱体的体积近似代替,即体积微元为()dV S x dx =于是所求立体的体积()baV S x =⎰【例6】 一平面经过半径为R 的圆柱体的底圆中心,并与底面交成角α,计算这个平面截圆柱体所得契形体的体积.解 取该平面与底面圆的交线为x 轴建立直角坐标系,则底面圆的方程为222x y R +=,半圆的方程即为y = 在x 轴的变化区间[,]R R -任取一点x ,过x 作垂直于x 轴的截面,截得一直角三角形,其底长为y ,高度为tan y α,故其面积2221()tan 21tan 21()tan 2S x y y y R x ααα=⋅⋅==- 于是体积2222233()1tan ()21tan ()211tan ()232tan 3RR RR R R V S x dxR x dx R x dx R R x x R R αααα---==-=-=--=⎰⎰⎰(2) 旋转体的体积 类型1:求由连续曲线()y f x =,直线,x a x b ==及x 轴所围成的曲边梯形绕x 轴旋转一周而成立体的体积. 过任意一点[,]x a b ∈作垂直于x 轴的平面,截面是半径为()f x 的圆,其面积为2()()S x f x π=,于是所求旋转体的体积2()()babaV S x dxf x dxπ==⎰⎰【例7】 求由2y x =及1,0x y ==所围成的平面图形绕x 轴旋转一周而成立体的体积.解 积分变量x 轴的变化区间为[0,1],此处2()f x x =,则体积511224001()055x V x dx x dx ππππ====⎰⎰【例8】 连接坐标原点O 及点(,)P h r 的直线,直线x h =及x 轴围成一个直角三角形,求将它绕x 轴旋转一周而成的圆锥体的体积.解 积分变量x 的变化区间为[0,]h ,此处()y f x =为直线OP 的方程ry x h=,于是体积222202322033hh r V x dxh r x dxh h r x r hh ππππ⎛⎫= ⎪⎝⎭==⋅=⎰⎰类型2:求由连续曲线()x y ϕ=,直线,y c y d ==及y 轴所围成的曲边梯形绕y 轴旋转一周而成的立体的体积()c d <.过任意一点[,]y c d ∈,作垂直于y 轴的平面,截面是半径为()y ϕ的圆,其面积为2()()S y y πϕ=,于是所求旋转体的体积2()()d dccV S y dy y dy πϕ==⎰⎰【例9】 求由3,8y x y ==及y 轴所围成的曲边梯形绕y 轴旋转一周而成的立体的体积.解 积分变量y 的变化区间为[0,8],此处()x y ϕ==.于是体积828358339655V dyy dyy ππππ====⎰⎰【例10】求椭圆22221x y a b+=分别绕x 轴、y 轴旋转而成椭球体的体积.解 若椭圆绕x 轴旋转,积分变量x 的变化区间为[,]a a -,此处()y f x ==于是体积2222222322()1433ax aa a V dxb a x dxaa b a x x ab a a ππππ--==-⎡⎤=-=⎢⎥-⎣⎦⎰⎰ 若椭圆绕y 轴旋转,积分变量y 的变化区间为[,]b b -,此处()x y ϕ==,于是体积2222222322()1343by bb b V dya b y dyb b a b y y bb a b ππππ--==-⎛⎫=- ⎪-⎝⎭=⎰⎰二、定积分在物理中的应用 1. 变力所做的功 如果一个物体在恒力F 的作用下,沿力F 的方向移动距离s ,则力F 对物体所做的功是 W F S =⋅. 如果一个物体在变力()F x 的作用下作直线运动,不妨设其沿Ox 轴运动,那么当物体由Ox 轴上的点a 移动到点b 时,变力()F x 对物体所做的功是多少? 我们仍采用微元法,所做的功W 对区间[,]a b 具有可加性.设变力()F x 是连续变化的,分割区间[,]a b ,任取一小区间[,]x x dx +,由()F x 的连续性,物体在dx 这一小段路径上移动时, ()F x 的变化很小,可近似看作不变的,则变力()F x 在小段路径上所做的功可近似看作恒力做功问题,于是得到功的微元为()dW F x dx =将微元从a 到b 积分,得到整个区间上力所做的功()baW F x dx =⎰【例11】将弹簧一段固定,令一段连一个小球,放在光滑面上,点O 为小球的平衡位置.若将小球从点O 拉到点()M OM s =,求克服弹性力所做的功. 解 由物理学知道,弹性力的大小和弹簧伸长或压缩的长度成正比,方向指向平衡位置O ,即F kx =-其中k 是比例常数. 若把小球从点O (0)x =拉到点()M x s =,克服弹性力F ,所用力f 的大小与F 相等,但方向相反,即f kx =,它随小球位置x 的变化而变化.在x 的变化区间[0,]s 上任取一小段[,]x x dx +,则力f 所做的功的微元dW kxdx =于是功202sk W kxdx s ==⎰【例12】某空气压缩机,其活塞的面积为S ,在等温压缩的过程中,活塞由1x 处压缩到2x 处,求压缩机在这段压缩过程中所消耗的功. 解 由物理学知道,一定量的气体在等温条件下,压强p 与体积V 的乘积为常数k ,即pV k = 由已知,体积V 是活塞面积S 与任一点位置x 的乘积,即V Sx =,因此k kp V Sx ==于是气体作用于活塞上的力k k F pS S Sx x==⋅=活塞作用力kf F x=-=-,则力f 所做的功的微元 kdW dx x=-于是所求功211212ln ln x x x x kW dxxx k xk x =-==⎰【例13】一圆柱形的贮水桶高为5米,底圆半径为3米,桶盛满了水.试问要把桶的水全部吸出需做多少功. 解 取深度x 为积分变量,则所求功W 对区间[0,5]具有可加性.应用微元法,在[0,5]上任取一小区间[,]x x dx +,则所对应的小薄层的质量239dx dx πρπρ==. 将这一薄层水吸出桶外时,需提升的距离近似为x ,因此需做功的近似值,即功的微元为99dW x dx xdx πρπρ=⋅=于是所求功52952259022W xdxx πρπρπρ=⎛⎫== ⎪⎝⎭⎰将339.810/N m ρ=⨯,得62259800 3.46102W J π=⋅≈⨯2.液体压力现有面积为S 的平板,水平置于密度为ρ,深度为h 的液体中,则平板一侧所受的压力(F pS h S p ρ==为水深为h 处的压强值)若将平板垂直放于该液体中,对应不同的液体深度,压强值也不同,那么平板所受压力应如何求解呢? 设平板边缘曲线方程为(),()y f x a x b =≤≤,则所求压力F 对区间具有可加性,现用微元法来求解. 在[,]a b 上任取一小区间[,]x x dx +,其对应的小横条上各点液面深度均近似看成x ,且液体对它的压力近似看成长为()f x 、宽为dx 的小矩形所受的压力,即压力微元为()dF x f x dx ρ=⋅于是所求压力()baF x f x dx ρ=⋅⎰【例14】有一底面半径为1米,高为2米的圆柱形贮水桶,里面盛满水.求水对桶壁的压力. 解 积分变量x 的变化区间为[0,2],在其上任取一小区间[,]x x dx +,高为dx 的小圆柱面所受压力的近似值,即压力微元为212dF x dx xdx ρππρ=⋅⋅=于是所求压力为22222402x F xdx πρπρπρ⎛⎫=== ⎪⎝⎭⎰将339.810/N m ρ=⨯代入3449.810 3.9210F N ππ=⨯⨯=⨯【例15】有一半径3R =米的圆形溢水洞,试求水位为3米时作用在闸板上的压力.解 如果水位为3米,积分变量x 的变化区间为[0,]R ,在其上任取一小区间[,]x x dx +,所对应的小窄条上所受压力近似值,即压力微元22dW x ydxx ρρρ=⋅=⋅= 于是所求压力()0220322203212()22323RR RF R x R x R ρρρρ=⎛=-- ⎝=--=⎰⎰ 将339.810/,3N m R m ρ=⨯=代入得51.76410F N =⨯课堂练习:1. 求由曲线y x =与y =.2. 求由3,1,0y x y x ===所围成的平面图形绕x 轴旋转一周而成立体的体积. 3. 有一截面积220S m =,深为5m 的水池盛满了水.用抽水泵把这水池中的水全部抽出需做多少功?小结: 学习了定积分的几何应用和物理应用,要求能熟练应用定积分求平面图形的面积和旋转体的体积.作业:P123-2(2),(6).4(3),11。