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定积分的计算方法


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经济应用数学
证 因为
( uv ) uv uv.
两边分别求在区间[a,b]上的定积分,得
b
b
b
a (uv)d x a vud x a uvd x,

uvb
b
vud x
b
(2) 当 t 从 变化到 时,t单调地从 a变化到 b;
(3) t 在 , 上连续,
则有定积分的换元公式
b
a
f
xd
x
f
t t dt.
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证 设 Fx 是 f x 的一个原函数,则
b
a
f
xd
x
F
a
F
b.
根据复合函数的求导法则,有
d F[(t)] d F d x f (x)(t) f [(t)](t)
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2.定积分的分部积分法
定积分的分部积分法 设函数 u ux 与 v vx 在区间 a,b 上有连续的导数,则
b
u( x)v( x) d
a
x
u(x)v(x)
b a
b
v(x)u(x)d x.
a
或简写成
b
udv
a
uv
b a
b
v du.
a
上列公式称为定积分的分部积分公式.
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4
x2
dx
t2 1 2
32
tdt
0 1 2x
1t
= 1 2
3 1
t2 3
d
t
1 2
1 3
t3
3t
3 1
1 2
27 3
9
1 3
3
22 3
.
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经济应用数学
例2 计算 a a2 x2 d x(a 0). 0
解 令 x a sint, 则 d x a cost d t, 且当 x 0
经济应用数学
(1)该地降低到可接受的辐射水平需要多长时间? (2)如果可接受的辐射水平的最大限度为0.6毫伦琴 /h,那么降低到这一水平时已经泄漏出去的放射物的总 量是多少?
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解 (1)设降低到辐射水平需要 t1 小时,此时辐
射水平为R0
的四分之一. 于是,得
1 4
R0
R0e0.004t1 .
解得
t1 500ln 2(h).
(2)因为可接受辐射水平的最大限度为0.6毫伦琴/h,
所以在 t 0 时的辐射水平为2.4毫伦琴/h,即R0 2.4. 设泄露出去的放射物总量为W,则有
R(t)
R e0.004t 0
的速度衰减的,其中R是t时刻的辐射水平(单位:mR/h), R0 是初始(t=0)时的辐射水平,t是时间(单位:h).
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填空:
(1) 1 (x3 x)d x 1
0
64
(2) 2 (x2 4)d x 2
3
(3) 1 xex d x 0
1
综合实训
课 外(P)
第1(3)(5)题; 第2(1)(3)题; 第3题。
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§ 5·3 定积分的计算方法
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基础知识
1.定积分的换元积分法;
定积分的换元积分法 设函数 f x 在 a,b 上连
续,令 x t, 且满足: (1) a, b;
应用案例
某国地震引发核泄漏事件
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案例1( 放射物的泄漏)环保局近日对一起放射性 碘物质泄漏事件进行调查,检测结果显示,当事当日, 大气中辐射水平是可接受的最大限度的四倍,于是环保 局下令当地居民立即撤离这一地区. 已知碘物质放射源 的辐射水平是按
dt
dx dt
因此,有
f
t t dt
F
t
F F F b F a .
所以
b
a
f
x
d
x
f
t
t d t.
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例1
4
计算 0
x 2 d x. 1 2x
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1 2x t,
则 x t2 1, 2
d x t dt,

当 x 0 时,t 1; 当 x 4 时,t 3. 于是
(t) u
b
f (u)d u.
a
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1 t2
例3 求定积分 te 2 dt. 0

1 t2 te 2 d t
1
t2
湖南
Hunan
对 外经 济
Foreign Economic
W 500ln 2 2.4e0.004t d t.
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2.4 500ln 2 e0.004t d(0.004t)
0.004 0
600e0.004t 500ln 2 0
uvd x.
a
a
a
移项,得
湖南
Hunan
b
uv d
x
uvb
b
vud x.
a
aa
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e1
例4 计算 0 ln(1 x) d x.
e1
解 0 ln(1 x) d x
x ln(1 x) e1
e1
x d[ln(1 x)]
0
0
[(e 1) ln e 0] e1 x d x
0 1 x
(e 1) [x ln(1 x)] e1 0
(e 1) (e 2) 1.
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时,t 0; x a 时,t . 于是 2
a
a2 x2 d x
2
a2 a2 sin2 t a cost d t
0
0
a2
2 cos2 t d t a2
2
1
cos
2t
d
t
0
0
2
a2 2
t
1 2
sin
2t
2 0
1 a2.
4
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f [(t)](t)d t f [(t)]d[(t)]
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小结:
1.换元积分法:
b
a
f
xd
x
f
t t dt
2.分部积分法:
b
udv
uv
b
b
vdu
a
aa
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1 t2 te 2 d t
1 t2
e2
d(
1
t2)
0
0
2
t2
e 2
1
e0
1
e2
1
1e 2.
0
讨论:为什么后面的解法不需要换限?
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e2
(
1
t
2
)
d
t
0
0
2
1 t2
e2
d(
1
t 2 ).
0
2
1 2
0
eu
du
eu
1 2
0
u
t2 2
e0
1
e 2
1
1e 2.
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