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03高等数学讲义汪诚义第三章.docx

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第三章 一元函数积分学 § 3.1 不定积分 (甲) 内容要点 一、 基本概念与性质 1、 原函数与不定积分的概念 设函数 f(x) 和 F(x) 在区间 I 上有定义,若 F x = f(x) 在区间 I 上成立。则称 F(x)为 f(x) 在区间 I 的原函数, f(x) 在区间 I 中的全体原函数成为 f(x) 在区间 I 的不定积分,记为 f(x)dx 。 其中 称为积分号,  x 称为积分变量,  f(x) 称为被积分函数,  f(x)dx  称为被积 表达式。 2、 不定积分的性质 设 f(x)dx = F(x) +C , 其中 F(x) 为 f(x) 的一个原函数, C 为任意常数。 则 (1) F x dx = F(x) + C 或 dF (x ) = F(x) +C (2) f(x)dx = f(x) 或 d f(x)dx = f(x)dx (3) kf ( x )dx = k f (x ) dx (4) f (x ) g(x ) dx = f ( x )dx g( x)dx 3、原函数的存在性 设 f(x) 在区间 I 上连续,则 f(x) 在区间 I 上原函数一定存在,但初等函数的原函数不一定 是初等函数, 例如 sin(x 2 )dx , cos( x 2 )dx , sinx dx , cosxdx , dx , e-x 2 dx x x lnx 等被积函数有原函数,但不能用初等函数表示,故这些不定积分均称为积不出来。 二、 基本积分表(略) 三、 换元积分法和分部积分法 1、 第一换元积分法(凑微分法) 设 f (u)du  F(u)+C,  又  x 可导,  则  f  x  x dx=  f  x d  x 令 u=  x  f (u) du =F(u)+C=F[  x  ]+C  这里要求读者对常用的微分公式要“倒背如 流” ,也就是非常熟练地凑出微分。 2、 第二换元积分法 设 x= t 可导,且 t 0,若 f t t dt= G t + C ,则 f x dx 令 x= t f tt dt= G( t)+ C= G 1 x C其中= 1 x 为 x = t 的反函数。 t 3、 分部积分法 设 u(x) , v(x) 均 有 连 续 的 导 数 , 则 u( x)dv (x) = u(x)v(x) - v( x )du( x) 或 u(x) v (x )dx = u(x)v(x) - u ( x) v( x)dx 1)P n (x)e ax ,P n (x)sinax ,P n (x)cosax 情形, P n (x) 为 n 次多项式, a 为常数。要进行 n 次分部积分法,每次均取 e ax , sinax, cosax 为 v x ;多项式部分为 u( x)。 (2)P n (x)lnx ,P n (x)arcsinx ,P n (x)arctanx 情形, P n (x) 为 n 次多项式取 P n (x)为 v x , 而 lnx , arcsinx, arctanx 为 u( x),用分部积分法一次,被积函数的形式发生变化,再考虑其它方法。 §3.2 定积分和广义积分的概念与计算方法 (甲)内容要点 一、 定积分的概念与性质 1、 定积分的定义及其几何意义 2、 定积分的性质 f ( x)在 a,b 上连续,则存在 b 中值定理,设 a,b 使得 f ( x) dx f ( )(b a) a 定义:我们称 1 b b a f ( x)dx 为 f( x)在 a, b 上的积分平均值。 a 二、 基本定理 1、 变上限积分的函数 定理:设 f ( x)在 a,b 上连续,则 = x 在 上可导,且 F ( x) f (t) dt a, b F (x) f ( x) a 推广形式,设 F ( x ) = 2 x 1 x , 2 x 可导, f(x) 连续, f (t)dt , 1 x 则 F (x) = f 2 x 2 x f 1 x 1 x 2、 牛顿-莱布尼兹公式 设 f( x)在 a, b 上可积, F ( x ) 为 f( x)在 a, b 上任意一个原函数, b 则有 f ( x)dx = a F ( x ) ba = F (b)- F (a) 三、定积分的换元积分法和分部积分法 1 、 b f ( x)dx = f t t dt ( x = t 在 , 上有连续导数,单调, a =a, = b ) b x dx u( x)v(x) ba b x dx 2、 u( x)v v( x)u a a 四、广义积分 b
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