定积分定义的四要素(定积分的概念与性质的证明)

定积分定义的四要素(定积分的概念与性质的证明)

首页维修大全综合更新时间:2024-05-11 16:52:55

定积分定义的四要素

分割,近似,求和,求极限。

定积分是积分的一种,是函数f(x)在区间[a,b]上积分和的极限。

定积分与不定积分之间的关系:若定积分存在,则它是一个具体的数值,而不定积分是一个函数表达式,它们仅仅在数学上有一个计算关系(牛顿-莱布尼茨公式)。

一个函数,可以存在不定积分,而不存在定积分;也可以存在定积分,而不存在不定积分。一个连续函数,一定存在定积分和不定积分;若只有有限个间断点,则定积分存在;若有跳跃间断点,则原函数一定不存在,即不定积分一定不存在。

中文名

定积分

外文名

definite integral

学科

数学

本质

积分

释义

积分和的极限

一、定积分的概念与性质 1. 定积分的定义 :

定积分定义的四要素:分割;作积;求和;取极限 2. 可积的两个充分条件

① 设)(x f 在区间[]b a ,上连续,则)(x f 在[]b a ,上可积.

② 设)(x f 在区间[]b a ,上有界,且只有有限个间断点,则)(x f 在[]b a ,上可积. 3. 几何意义 4.定积分的性质 ①反号性:

??

-=a

b

b

a

dx x f dx x f )()(

②与积分变量无关性:?

b

a

dx x f )(?=b a

ds s f )(?=b

a

dt t f )(.

③线性性质:

=±?

b

a

dx x g k x f k )]()([21±?b

a

dx x f k )(1?b

a

dx x g k )(2.

④对区间可加性:?

b

a

dx x f )(+

=?c

a

dx x f )(?

b c

dx x f )(.

⑤区间长:

a b dx dx b a

b

a

-==?

?

1.

⑥保号性:如果在区间[]b a ,上,0)(≥x f ,则

0)(≥?

b a

dx x f )(b a <.

⑦单调性:如果在区间[]b a ,上,)()(x g x f ≤,则 ?

b

a

dx x f )(?≤b

a

dx x g )( )(b a <.

推论: 在区间[]b a ,上,

dx x f dx x f b

a

b

a

??

≤)()(.

⑧估值定理:设M 和m 分别是函数)(x f 在区间[]b a ,上的最大值和最小值,则

?-≤≤-b

a

a b M dx x f a b m )()()( )(b a <.

⑨ 定积分中值定理:如果函数)(x f 在闭区间[]b a ,上连续,则至少存在一点ξ[]b a ,∈,使

?

b

a

dx x f )())((a b f -=ξ成立.

注意 ξ是区间[]b a ,上必定存在的某点,个数可能为一个,也可能为两个或更多.

推广:若函数)(x f 在区间[]b a ,连续,函数)(x g 在区间[]b a ,上可积且不变号,则在[]b a ,上至少存在一点c ,使

?

b

a

dx x g x f )()(?=b

a

dx x g c f )()(成立

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