高中数学定积分
发布时间:2021-06-08
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(一).关于原函数与不定积分概念的几点说明
1. 原函数与不定积分是两个不同的概念,它们之间有着密切的联系。对于定义在某个区间上的函数f(x),若存在函数F(x),使得该区间上的每一点x处都有
F/(x)=f(x),则称F(x)是f(x)在该区间上的原函数。而表达式F(x)+C(C为任意常数)称为f(x)的不定积分。
2. f(x)的原来函数若存在,则原函数有无限多,但任意两个原函数之间相差某个常数。因此求f(x)的不定积分∫f(x)dx时,只需求出f(x)的一个原函数F(x),再加上一个任意常数C即可,即∫f(x)dx = F(x)+C。
3. 原函数F(x)与不定积分∫f(x)dx是个体与全体的关系,F(x)只是f(x)的某个原函数,而∫f(x)dx是f(x)的全部原函数,因此一个原函数只是加上任意常数C后,即F(x)+C才能成为f(x)的不定积分。例如x2 + 1,x2-3,x2+12都是2x的原函数,但都不是2x的不定积分,只有x2 + C才是2x的不定积分(其中C是任意常数)。
4. f(x)的不定积分∫f(x)dx中隐含着积分常C,因此计算过程中当不定积分号消失后一定要加上一个任意的常数C。
5. 原函数存在的条件:如果函数f(x)在某区间上连续,则在此区间上f(x)的原函数一定存在。由于初等函数在其定义域区间上都是连续的,所以初等函数在其定义区间上都有原函数,值得注意的是,有些初等函数的原函数很难求出来,甚至不能表为初等函数,例如下列不定积分
∫ dx ∫
都不能“积”出来,但它们的原函数还是存在的。
(二)换元积分法的几点说明
换元积分法是把原来的被积表达式做适当的换元,使之化为适合基本积分公式表中的某一形式,再求不定积分的方法。
1. 第一换元积分法(凑微分法):
根据一阶微分形式的不变性,若
dF(u)=f(u)du
则
dF(u(x))=f(u)du
利用不定积分与微分的互逆关系,可以把它转化为不定积分的换元公式:
∫f[u(x)]du(x)= ∫f(u)du ( 令u = u(x))
= F(u)+ C ( 求积分)
= F(u(x))+ C ( 令 u = u(x))
在具体问题中,凑微分要根据被积函数的形式特点灵活运用。
2. 第二换元积分法:令x=φ(x),常用于被积函数含
或 等形式。
3. 同一个不定积分,往往可用多种换元方法求解,这时所得结果在形式可能不一致,但实质上仅相差一常数,这可通过对积分结果进行导运算来验证。
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