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第九章分析和总结.docx

发布:2022-06-13约1.15万字共9页下载文档
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第九章 定积分 (20 学时) §1 定积分概念 教学目的要求: 掌握定积分的概念和几何意义,会用定义计算定积分. 教学重点、难点:重点定积分的定义,用定义计算定积分. 难点不定积分定义的理解, 用定义计算定积分. 学时安排: 2 学时 教学方法: 讲授法. 教学过程: 问题的提出 不定积分和定积分是积分学中的两大基本问题,求不定积分是求导数的逆运算,而定 积分则是某种特殊和式的极限,它们之间既有本质的区别,但也有紧密的联系。先看两个实例。 曲边梯形的面积 设函数 f ( x ) 在闭区间 [ a , b ] 上连续,且 f ( x ) ? 0 。则由曲线y ? f ( x ) ,直线 x ? a , x ? b 以及 x 轴所围成的平面图形(如下左图),称为曲边梯形。下面将讨论该曲边梯形的面积(这是求任何曲线边界图形的面积的基础)。 在区间[ a , b ] 内任取 n ? 1 个分点,依次为 ?a ? x ? x ? x ? ? x ? x ? b ? 0 1 2 n ?1 n ii ii ?1 i i i ii i 1 2 n?1 ii ?1 i i i i ?1 i它们将区间[ a , b ] 分割成 n 个小区间[ x , x ] ,i ? 1,2, ? , n 。记为? x ,即? x ? [ x , x ] , i ? 1,2, ? , n 。并用? x 表示区间[ x , x ] 的长度,记 T ? max{ ? x , ? x ,? , ? x } ,再用直线 x ? x , i ? 1,2, ? , n ? 1 把曲边梯形分割成 n 个小曲边梯形(如上右图)。在每个小区间 [ x , x ,i ? 1,2, ? , n 上任取一点? ,i ? 1,2, ? , n ,作以 f (? ) 为高, ? x 为底的小矩形,其面积为 f (? i i i i ?1 i i i i i i 1 2 n?1 i i ?1 i i i i ?1 i i ?1 i每个小区间[ x , x ] i ?1 i S ? 的面积。于是,该 曲边梯形面积的近似值为 ?n i ?1 f (? i ) ? x  i 。从而 S ? lim T ? 0 ?n i ?1 f (? i ) ? x i 。 变力所作的功 W 设质点受力F 的作用沿x 轴由点a 移动到点b ,并设 F 处处平行 于 x 轴(如下图),同上述,有二 定积分的定义 W ? ?n i ?1  F (? i  ) ? x i  W ? lim ,而 T ? 0 ?n i ?1 F (? i  ) ? x i 。 定义 1 设闭区间[ a.b ]内有 n ? 1 个点,依次为 a ? x ? 0 x ? x ? ? x ? x ? b ? ,1 2 n ? ? , i i ?1 i将 闭 区间[ a.b ] 分 成 n 个 小区 间, 记 为 ? x ? [ x , x ] , i ? 1,2, ? , n , 简 i i ?1 i 0 1 n 1 2 n1? i ? nT ? { x , x , ? , x } ,或 T ? {? x , ? x , ? , ? x } 0 1 n 1 2 n 1? i ? n ? x ? x i i x i ?1 , i ? 1,2, ? , n ,并记 T ? max {? x i } 称为分割 T 的模。 定义 2 设 f ( x ) 是定义 在[ a.b ] 上的一 个函 数, 对于[ a.b ] 的一 个分割 T ? {? x 1  , ? x 2  , ? , ? x n  } ,任取点?  ? ? x i  ,i ? 1,2, ? , n ,并作和式 ?n i ?1 f (? ii i  ) ? x  i 。称此和 i式为 f ( x ) 在[ a.b ]关于分割T 的一个积分和,也称黎曼和。(注:积分和既与分割 T 有关, 也与点? 的取法有关)。 i 又设 J 是一个确定的实数,若对任给的? ? 0 ,总存在? ? 0 ,使得对[ a.b ]的任意分割 i iT,以及? ? ? x , i ? 1,2, ? , n ,只要 T ? ? ,就有 i i ?n i ?1 f (? i ) ? x i ? J ? ? 。 则称函数 f ( x ) 在[ a.b ]上可积或黎曼可积。数 J 称为函数 f ( x ) 在[ a.b ]上的定积分或黎曼积分,记作: J ? ?b f ( x ) dx a 其中 f ( x ) 称为被积函数,x 称为积分变量,[ a.b ]称为积分区间, f ( x )
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