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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