教材 · 数学 Course 2 · 数列与微积分 · 积分法
定积分的各种问题
定積分の種々の問題
20 積分法 / 積分とその基本的な性質
一句话结论上下限是常数的定积分是一个数,记作 k;上限含 x 的定积分是 x 的函数,对 x 求导就去掉积分号。和的极限提出 n1、把第 k 项写成 f(nk),就是 ∫01f(x)dx;比较长方形与曲线的上下位置,可以用积分夹住和。
把定积分的上限换成 x,∫0xf(t)dt 就随 x 变化,成了新的函数;反过来,长方形面积之和的极限也能写成一个定积分。EJU Course 2 的积分大题最常见的就是这两种转化:给一个含积分的等式求 f(x),或把一串和的极限化成积分。
为什么是这样
∫axf(t)dt=F(x)−F(a),F(a) 是常数,对 x 求导得 f(x):面积增长的速度等于右边那条竖线的高。上限是 g(x) 时 F(g(x)) 要按合成函数求导,多乘 g′(x)。积分变量是 t,x 在积分里只是常数,被积函数含 x 就先提到外面。
上下限都是常数的 ∫01f(t)dt 是一个数。所以 f(x)=x2+∫01f(t)dt 这种等式,先把积分记作 k,写出 f(x)=x2+k,再代回去求 k。
把 [0,1] 等分成 n 份,第 k 个长方形宽 n1、高 f(nk),面积和在 n→∞ 时逼近曲线下的面积(图左)。同一张图反过来读:长方形在曲线下方,和就比积分小,这就是用积分估计和的不等式(图右)。
定量表达
区分求积的操作:从和里提出 n1,把第 k 项写成 nk 的函数,然后 ∑→∫,nk→x,n1→dx。积分区间由 nk 的范围决定,项数是 2n 就积到 2。
区间上 f(x)≥g(x),则 ∫abf(x)dx≥∫abg(x)dx;只要两者不恒相等,就是严格不等号。积分算不出来时,找两个夹住被积函数、又好积的函数,积分值就被夹住。
怎么用
先看积分限:都是常数,设为 k;含 x,对 x 求导,再代 x=a 用「积分为 0」定常数。问 F(x)=∫0xf(t)dt 的极值,F′(x)=f(x) 直接给出增减表。要使 ∫01(ex−tx)2dx 最小,先把 t 当常数积出来,得到 t 的二次函数再配方。
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