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高中数学导数讲义之定积分

第一部分 定积分的概念
问题一 曲边梯形的面积
如图,阴影部分类似于一个梯形,但有一边是曲线()y f x =的一段, 我们把由直线,(),0x a x b a b y ==≠=和曲线()y f x =所围成的图形 称为曲边梯形.如何计算这个曲边梯形的面积?
例如:求由抛物线2
y x =,直线1=x 以及x 轴所围成的平面图形的面积S 。

★求曲边梯形面积的四个步骤:第一步:分割.第二步:近似代替。

第三步:求和.第四步:取极限。

(说明:最后所得曲边形的面积不是近似值,而是真实值) 问题二 汽车行驶的路程
汽车以速度v 组匀速直线运动时,经过时间t 所行驶的路程为S vt =.如果汽车作变速直线运动,在时刻t 的速度为()2
2v t t =-+(单位:km/h ),那么它在0≤t ≤1(单位:h)这段时间内行驶的路程S (单位:km )
是多少?
问题三 定积分的概念 : 一般地,设函数()f x 在区间[,]a b 上连续,用分点
0121i i n a x x x x x x b -=<<<<<<<=L L 将区间[,]a b 等分成n 个小区间,在每个小区间
[]1,i i x x -上取一点()1,2,,i i n ξ=L ,作和式:()()i n
i n i i f n
a
b x f ξξ∑
∑==-=∆•1
1
当n →+∞)时,上述和式无限接近某个常数,这个常数叫做函数()f x 在区间[,]a b 上的定积分。

记为:
()b
a
f x dx ⎰

()b
a
f x dx ⎰
=()i n
i n f n
a
b ξ∑
=∞
→-1
lim 其中函数()f x 叫做 ,x 叫做 变量,区间[,]a b 为 区间,b 积分 ,a 积分 。

说明:(1)定积分
()b
a
f x dx ⎰
是一个常数
(2)用定义求定积分的一般方法是:①分割:n 等分区间[],a b ;②近似代替:取点[]1,i i i x x ξ-∈;③求和:
1()n
i i b a f n ξ=-∑;④取极限:()1()lim n b i a n i b a
f x dx f n ξ→∞=-=∑⎰ (3)曲边图形面积:()b
a
S f x dx =

;变速运动路程2
1
()t t S v t dt =⎰
☆定积分的几何意义
从几何上看,如果在区间[a,b]上的函数()f x 连续且恒有()0f x ≥。

那么定积分
()b
a
f x dx ⎰
表示由直
线,x a x b ==(a b ≠),0y =和曲线()y f x =所围成的曲边梯形的面积。

☆定积分的性质
根据定积分的定义,不难得出定积分的如下性质: 性质1 a b dx b
a
-=⎰1
性质2 ⎰⎰=b
a
b
a dx x f k dx x kf )()( (其中k 是不为0的常数) (定积分的线性性质)
性质3
1212[()()]()()b
b b
a
a
a
f x f x dx f x dx f x dx ±=±⎰
⎰⎰ (定积分的线性性质)
性质4
()()()()b c b
a
a
c
f x dx f x dx f x dx
a c
b =+<<⎰⎰⎰其中 (定积分对积分区间的可加性)
说明:①推广:1212[()()()]()()()b
b
b
b
m m a
a
a
a
f x f x f x dx f x dx f x dx f x ±±±=±±±⎰
⎰⎰⎰L L
②推广:
12
1
()()()()k
b
c c b
a
a
c c f x dx f x dx f x dx f x dx =+++⎰
⎰⎰⎰L
微积分基本定理(牛顿—莱布尼兹公式):⎰
-==b
a
b a a F b F x F dx x f )()(|)()(
三.典例分析
例1.利用定积分定义,证明
a b dx b
a
-=⎰
1,其中a,b 均为常数且a<b.
例2 用定积分表示阴影部分的面积(不要求计算) 例3.(1)计算定积分2
1
(1)x dx +⎰
(2)2
2
(1)x dx -+⎰
四.练习
1、由y=sinx, x=0,x=2
π
,y=0所围成图形的面积写成定积分的形式是 2、计算下列定积分 (1)

2
3
dx x (2)dx x ⎰
--2
2
2
4 (3)⎰⎰-+-2
1
10
)1()1(dx x dx x
3.将和式的极限)0(.......321lim 1>+++++∞→p n
n P p
p p p n 表示成定积分 ( )
A .dx x ⎰1
01 B .dx x p ⎰10 C .dx x p ⎰10)1( D .dx n
x p
⎰10)(
4.将和式)21
.........2111(lim n
n n n +++++∞→表示为定积分 .
5.曲线]2
3
,0[,cos π∈=x x y 与坐标周围成的面积____________
6.
dx e e
x x
⎰-+1
)(=______________
7.若1
x m e dx =

,1
1
e
n dx x
=⎰
,则m 与n 的大小关系是_________ 8. 按万有引力定律,两质点间的吸引力2
2
1r
m m k
F =,k 为常数,21,m m 为两质点的质量,r 为两点间距离,若两质点起始距离为a ,质点1m 沿直线移动至离2m 的距离为b 处,试求所作之功(b >a ) .
9.由曲线2
1y x =-和x 轴围成图形的面积等于S .给出下列结果,其中正确的是____________ ①
1
21
(1)x dx --⎰
;②121
(1)x dx --⎰;③120
2(1)x dx -⎰;④0
21
2(1)x dx --⎰.
10.0
(sin cos sin )x
y t t t dt =
+⎰
,则y 的最大值是__________
11. 若()f x 是一次函数,且
1
()5f x dx =⎰
,1
17
()6xf x dx =
⎰,那么21()f x dx x
⎰的值是 .
12.计算 ⎰202
sin π
dx x dx d
dx x x ⎰-π03sin sin dx x x ⎰-π03cos cos ⎰-20|cos sin |π
dx x x
13
综合题:1
1
2
52
2
2
(1)(2)ln(1)(3)(cos )2
x dx x dx
x x x dx x x -+---⎰
⎰⎰
2
22230
22
2
(4)(5)(6)tan [sin 2ln((32)
e dx x x x dx x x π
π-+++-⎰

2
(7)⎰。

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