第一篇:定積分概念教案(修改)
四川工商學(xué)院
授 課 計(jì) 劃(教 案)
課程名稱(chēng):高等數(shù)學(xué)
章節(jié)名稱(chēng):第六章 第一節(jié) 定積分的概念 使用教材:趙樹(shù)媛主編,《微積分》(第四版),北京:中國(guó)人民大學(xué)出版社,2016.8 教學(xué)目的:掌握定積分的概念,培養(yǎng)學(xué)生建立數(shù)學(xué)模型、從具體到一般的抽象思維方式;從已知到未知的研究問(wèn)題的方法,提高學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維。
教學(xué)重點(diǎn):定積分的概念
教學(xué)難點(diǎn):定積分概念建立、分割的思想方法及應(yīng)用
教學(xué)方法:教學(xué)采用啟發(fā)式、數(shù)形結(jié)合,用多媒體輔助教學(xué)。適用層次:應(yīng)用型本科。教學(xué)時(shí)間:45分鐘。
教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)設(shè)計(jì)
引言
介紹牛頓和萊布尼茲兩位數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家以及在微積分方面的研究成果,重點(diǎn)展示在積分方面的成果。(簡(jiǎn)單提及積分產(chǎn)生背景)
(PPT展示肖像,簡(jiǎn)歷和成就。2分鐘)
一、引例
已經(jīng)會(huì)用公式求長(zhǎng)方形、梯形、三角形面積。但對(duì)一些不規(guī)則平面圖形的面積計(jì)算,需要尋求其他方法計(jì)算。
(PPT展示封閉的圖形及分塊,特別強(qiáng)調(diào)曲邊梯形。2分鐘)
(一)求曲邊梯形的面積(板書(shū))
由x?a,x?b,y?0與y?f?x??0圍成平面圖形,求面積A=?(如圖)(PPT展示)
1.分析問(wèn)題
(1)用小曲邊梯形的面積相加就是A;(PPT展示)
(2)用小矩形代替小曲邊梯形有誤差,但有計(jì)算表達(dá)式(PPT放大圖形)
(3)分的越細(xì),其和精度越高(PPT)(4)最好是都很細(xì),或最大的都很?。≒PT)
(PPT展示,4分鐘)
2.分割
(1)在?a,b?內(nèi)任意插入n?1個(gè)分點(diǎn):
a?x0?x1?x2???xi?1?xi???xn?b
這樣,把?a,b?分成了n個(gè)小區(qū)間?x0,x1?,?,?xi?1,xi?,?,?xn?1,xn?,并記小區(qū)間的長(zhǎng)度為?xi?xi?xi?1,?i?1,2,?n?(PPT演示,重點(diǎn)說(shuō)明其目的是準(zhǔn)備用小矩形代替小曲邊梯形,以便提高精度。2分鐘)
(2)過(guò)每一個(gè)分點(diǎn)作平行于y軸的直線,這樣一來(lái),大的曲邊梯形被分成n個(gè)小曲邊梯形?Ai(小范圍)。
3.近似代替
f(在第i 個(gè)小曲邊梯形上任取??i?[xi-1,xi],作以 [ x i, x
為底,? i)為高的小矩形, ?1i]并用此小矩形面積近似代替相應(yīng)小曲邊梯形面積 ?
A i , 得
?Ai?f(?i)?xi?xi?xi?xi?1,i?1,2,....,n
(PPT演示,重點(diǎn)說(shuō)明乘積的量表示什么。2分鐘)
(1)求和
把n個(gè)小曲邊梯形相加,就得到大曲邊梯形面積的近似值
???A???Ai??f??i??xi(板書(shū))
i?1i?1nn(PPT演示,重點(diǎn)說(shuō)明,兩個(gè)量的區(qū)別,讓學(xué)生記住后一個(gè)表達(dá)式,這是將來(lái)應(yīng)用的核心部
分。3分鐘)
(2)取極限
當(dāng)分點(diǎn)的個(gè)數(shù)無(wú)限增加,且小區(qū)間長(zhǎng)度的最大值?,即趨近于零時(shí),上述和式極限就是梯形面積的精確值。
nn
A?lim?Ai=limf??i??xi即 ??max{?xi},(板書(shū))??0??01?i?ni?1i?1
(PPT演示,重點(diǎn)說(shuō)明三個(gè)符號(hào)構(gòu)成一個(gè)新的記號(hào),重點(diǎn)。3分鐘)
(二)變速直線運(yùn)動(dòng)的路程(板書(shū))
??求物體在這段時(shí)間內(nèi)所經(jīng)過(guò)的路程s。
n設(shè)某物體作直線運(yùn)動(dòng),已知速度v?v(t)是時(shí)間間隔?T1,T2?上t的連續(xù)函數(shù),且 v(t)?0,S=lim?v??i??ti(板書(shū))
??0i?1(PPT展示上述結(jié)論,與
(一)對(duì)比,只是將符號(hào)變更,另一方面乘積的量發(fā)生了變化。
3分鐘)
二、定積分的定義
定義:設(shè)函數(shù)f?x?在?a,b?上有定義,任意取分點(diǎn)
a?x0?x1?x2???xi?1?xi???xn?b
把?a,b?分成n個(gè)小區(qū)間,?xi-1,xi?稱(chēng)為子區(qū)間,其長(zhǎng)度記為?xi?xi?xi?1,?i?1,2,?n?。在每個(gè)子區(qū)間?xi-1,xi?上,任取一點(diǎn)?i??xi-1,xi?,得函數(shù)值fnf(?)?x。??i?,作乘積
ii
f(?i)?xi。把所有的乘積加起來(lái),得和式 ?i?1當(dāng)n無(wú)限增大,且子區(qū)間長(zhǎng)度的最大長(zhǎng)度趨近于零時(shí),如果上述和式的極限存在,則稱(chēng)f?x?在子區(qū)間?a,b?上可積,并將此極限值稱(chēng)為函數(shù)f?x?在?a,b?上的定積分。記作:
?f?x?dx
ab即
?f????x
(板書(shū))?f?x?dx?lim?a?0iii?1bn
(PPT展示定義,重點(diǎn)說(shuō)明:記號(hào)和等號(hào),左邊是新的符號(hào),右邊是其表達(dá)式,即如果可以建立右邊表達(dá)式,就立即將其用左邊符號(hào)表示,換言之,看見(jiàn)左邊符號(hào),立即聯(lián)想到右邊的表達(dá)式。4分鐘)
(板書(shū))?f?x?dx,變速直線運(yùn)動(dòng)的路程可以表示為:S=?v?t?dt(板書(shū))曲邊梯形的面積可以表示為:A?abT2T1定理
1設(shè)f?x?在?a,b?上連續(xù),則f?x?在?a,b?上可積。
定理2 設(shè)f?x?在?a,b?上有界,且只有有限個(gè)間斷點(diǎn),則f?x?在?a,b?上可積。
(PPT展示定理。解釋?zhuān)褐灰獫M足條件,lim??0?f????x 就可以與定積分符號(hào)劃等號(hào)。
iii?1n2分鐘)
三、例題
利用定義計(jì)算定積分
?10x2dx
(PPT展示全部計(jì)算過(guò)程及答案,說(shuō)明幾何意義。特別強(qiáng)調(diào),以后用牛-萊公式計(jì)算,即簡(jiǎn)單又快捷,但要用到不定積分的知識(shí),提醒學(xué)生復(fù)習(xí)已學(xué)過(guò)的相關(guān)知識(shí)。下次課介紹牛-萊公式。2分鐘)
四、總結(jié)(板書(shū))
(PPT展示定義-符號(hào)、定理,提示復(fù)習(xí)不定積分,核心表達(dá)式板書(shū)。1分鐘)
五、作業(yè)(板書(shū))
板書(shū)設(shè)計(jì)框架
第五章 第一節(jié) 定積分的概念
一、引例
(一)求曲邊梯形的面積
(二)變速直線運(yùn)動(dòng)的路程
二、定積分定義
?f????x ?f?x?dx?lim?a?0iii?1bn
三、例題
?10x2dx=
四、總結(jié)
五、習(xí)題與提示
第二篇:定積分概念說(shuō)課稿
定積分的概念說(shuō)課稿
一、教材分析
1、教材的地位和作用
本節(jié)課選自二十一世紀(jì)普通高等教育系列教材《高等數(shù)學(xué)》第三章第二節(jié)定積分的概念與性質(zhì),是上承導(dǎo)數(shù)、不定積分,下接定積分在水力學(xué)、電工學(xué)、采油等其他學(xué)科中的應(yīng)用。定積分的應(yīng)用在高職院校理工類(lèi)各專(zhuān)業(yè)課程中十分普遍。
2、教學(xué)目標(biāo)
根據(jù)教材內(nèi)容及教學(xué)大綱要求,參照學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)水平和理解能力,確定本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)為:
(1)知識(shí)目標(biāo):掌握定積分的概念,幾何意義和性質(zhì)
(2)能力目標(biāo):掌握“分割、近似代替、求和、取極限”的方法,培養(yǎng)邏輯思維能力和進(jìn)行知識(shí)遷移的能力,培養(yǎng)創(chuàng)新能力。
(3)思想目標(biāo):激發(fā)學(xué)習(xí)熱情,強(qiáng)化參與意識(shí),培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。
3、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn):定積分的概念和思想
教學(xué)難點(diǎn):理解定積分的概念,領(lǐng)會(huì)定積分的思想
二、學(xué)情分析
一般來(lái)說(shuō),學(xué)生從知識(shí)結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)屬于好壞差別很大,有的接受很快,有的接受很慢,有的根本聽(tīng)不懂,基于這些特點(diǎn),綜合教材內(nèi)容,我以板書(shū)教學(xué)為主,多媒體課件為輔,把概念性較強(qiáng)的課本知識(shí)直觀化、形象化,引導(dǎo)學(xué)生探究性學(xué)習(xí)。
三、教法和學(xué)法
1、教法方面
以講授為主:案例教學(xué)法(引入概念)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)法(加深理解)練習(xí)法(鞏固知識(shí))
直觀性教學(xué)法(變抽象為具體)
2、學(xué)法方面:
板書(shū)教學(xué)為主,多媒體課件為輔(化解難點(diǎn)、保證重點(diǎn))
(1)發(fā)現(xiàn)法解決第一個(gè)案例
(2)模仿法解決第二個(gè)案例
(3)歸納法總結(jié)出概念(4)練習(xí)法鞏固加深理解
四、教學(xué)程序
1、組織教學(xué)
2、導(dǎo)入新課:
我們前面剛剛學(xué)習(xí)了不定積分的一些基本知識(shí),我們知道不定積分的概念、幾何意義和性質(zhì),今天我們要學(xué)習(xí)定積分的概念、幾何意義和性質(zhì)。
3、講授新課(分為三個(gè)時(shí)段)
第一時(shí)段講授
概念:
案例1:曲邊梯形的面積如何求?
首先用多媒體演示一個(gè)曲邊梯形,然后提出問(wèn)題
(1)什么是曲邊梯形?
(2)有關(guān)歷史:簡(jiǎn)單介紹割圓術(shù)及微積分背景
(3)探究:提出幾個(gè)問(wèn)題(注意啟發(fā)與探究)
a、能否直接求出面積的準(zhǔn)確值?
b、用什么圖形的面積來(lái)代替曲邊梯形的面積呢?三角形、矩形、梯形?采用一個(gè)矩形的面積來(lái)近似與二個(gè)矩形的面積來(lái)近似,一般來(lái)說(shuō)哪個(gè)值更接近?二個(gè)矩形與三個(gè)相比呢?……探究階段、概念引入階段、創(chuàng)設(shè)情境、拋磚引玉
(4)猜想:讓學(xué)生大膽設(shè)想,使用什么方法,可使誤差越來(lái)越小,直到為零?
(5)論證:多媒體圖像演示,直觀形象模擬,讓學(xué)生逐步觀察到求出面積的方法.(6)教師講解分析:“分割成塊、近似代替、積累求和、無(wú)窮累加”的微積分思想方法。思解階段、概念探索階段、啟發(fā)探究、引人入勝
(7)總結(jié): 總結(jié)出求該平面圖形面積的極限式公式
案例2.如何求變速直線運(yùn)動(dòng)物體的路程?
(1)提問(wèn): 通過(guò)類(lèi)似方法解決,注意啟發(fā)引導(dǎo)。
(2)歸納:用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示。
案例1和案例2的共同點(diǎn):特殊的和式極限,并寫(xiě)出模型。
方法:化整為零細(xì)劃分,不變代變得微分, 積零為整微分和,無(wú)限累加得積分。
歸結(jié)階段、提煉概念階段、類(lèi)比探究、數(shù)學(xué)建模
(1)定義: 寫(xiě)出定積分的概念。
(2)疑問(wèn):不同的分割方法,不同的矩形的高度計(jì)算,對(duì)曲邊梯形的面積有何影響?
(3)定義說(shuō)明
(4)簡(jiǎn)單應(yīng)用
曲邊梯形面積 直線運(yùn)動(dòng)路程
定義階段、抓本質(zhì)建立概念、深化概念
例
1、根據(jù)定積分的幾何意義,求??20sinxdx例
2、比較?20?xdx與?20sin?xdx的積分值的大小分析并解題解題示范、鞏固理解概念階段
練習(xí)1 定義計(jì)算 dxex?10練習(xí)2 將由曲線及直線y=0,x=0,x=1圍成的平面圖形的面積用定積分表示。學(xué)生練習(xí),教師點(diǎn)評(píng)練習(xí)、訓(xùn)練鞏固階段意義:意義應(yīng)用概念階段、概念具體化1.幾何意義分f(x)>0, f(x)<0和f(x)符號(hào)不定三種情況。利用圖形直觀即可得出(關(guān)鍵要說(shuō)明代數(shù)和的含義及原因)。2.范例(1)將幾個(gè)平面圖形的面積用定積分表示(題目略)。(2)利用幾何意義求定積分??20)32(dxx的值。第二時(shí)段指導(dǎo)練習(xí)題
4、歸納總結(jié): 總結(jié):梳理知識(shí)、鞏固重點(diǎn)(1)、回顧四個(gè)步驟:①分割②近似③求和④取極限(2)、回顧定積分作為和式極限的概念(3)、加深概念理解的幾個(gè)注意點(diǎn)(4)、幾何意義 第三時(shí)段測(cè)驗(yàn)
5、作業(yè)布置
第三篇:定積分的概念說(shuō)課稿
定積分的概念說(shuō)課稿
基礎(chǔ)教學(xué)部 高黎明
一、教材分析
1、教材的地位和作用
本節(jié)課選自同濟(jì)大學(xué)《高等數(shù)學(xué)》第五章第一節(jié)定積分的概念與性質(zhì),是上承導(dǎo)數(shù)、不定積分,下接定積分在幾何學(xué)及物理學(xué)等學(xué)科中的應(yīng)用。定積分的應(yīng)用在高職院校理工類(lèi)各專(zhuān)業(yè)課程中十分普遍。
2、教學(xué)目標(biāo)
根據(jù)教材內(nèi)容及教學(xué)大綱要求,參照學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)水平和理解能力,確定本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)為:
(1)知識(shí)目標(biāo):理解定積分的基本思想和概念的形成過(guò)程,掌握解決積分學(xué)問(wèn)題的“四步曲”。
(2)能力目標(biāo):培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力,培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)能力,為后續(xù)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。
(3)情感目標(biāo):從實(shí)踐中創(chuàng)設(shè)情境,滲透“化整為零零積整”的辯證唯物觀。
3、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn):定積分的概念和思想。
教學(xué)難點(diǎn):理解定積分的概念,領(lǐng)會(huì)定積分的思想。
二、教法和學(xué)法
1、教法方面
以講授為主:案例教學(xué)法(引入概念),問(wèn)題驅(qū)動(dòng)法(加深理解),練習(xí)法(鞏固知識(shí)),直觀性教學(xué)法(變抽象為具體)。
2、學(xué)法方面
板書(shū)教學(xué)為主,多媒體課件為輔(化解難點(diǎn)、保證重點(diǎn))。(1)發(fā)現(xiàn)法解決第一個(gè)案例 ;(2)模仿法解決第二個(gè)案例 ;(3)歸納法總結(jié)出概念 ;(4)練習(xí)法鞏固加深理解。
三、教學(xué)程序
1、導(dǎo)入新課:
實(shí)例1:曲邊梯形的面積如何求?
首先用多媒體演示一個(gè)曲邊梯形,然后提出問(wèn)題 :(1)什么是曲邊梯形?
(2)有關(guān)歷史:簡(jiǎn)單介紹割圓術(shù)及微積分背景。(3)探究:提出幾個(gè)問(wèn)題(注意啟發(fā)與探究)。a、能否直接求出面積的準(zhǔn)確值?
b、用什么圖形的面積來(lái)代替曲邊梯形的面積呢?三角形、矩形、梯形?采用一個(gè)矩形的面積來(lái)近似與二個(gè)矩形的面積來(lái)近似,一般來(lái)說(shuō)哪個(gè)值更接近?二個(gè)矩形與三個(gè)相比呢???探究階段、概念引入階段、創(chuàng)設(shè)情境、拋磚引玉。
(4)猜想:讓學(xué)生大膽設(shè)想,使用什么方法,可使誤差越來(lái)越小,直到為零?
(5)論證:多媒體圖像演示,直觀形象模擬,讓學(xué)生逐步觀察到求出面積的方法。
(6)教師講解分析:“分割成塊、近似代替、積累求和、無(wú)窮累加”的微積分思想方法。思解階段、概念探索階段、啟發(fā)探究、引人入勝。
(7)總結(jié): 總結(jié)出求該平面圖形面積的極限式公式。實(shí)例2.如何求變速直線運(yùn)動(dòng)物體的路程?
(1)提問(wèn): 通過(guò)類(lèi)似方法解決,注意啟發(fā)引導(dǎo)。(2)歸納:用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示。
2、講授新課
歸結(jié)階段、提煉概念:
實(shí)例1和實(shí)例2的共同點(diǎn):特殊的和式極限。
方法:化整為零細(xì)劃分,不變代變得微分,積零為整微分和,無(wú)限累加得積分。
定義階段、抓本質(zhì)建立概念、深化概念 :(1)定義: 寫(xiě)出定積分的概念。
(2)定義說(shuō)明。
3、練習(xí)鞏固
(1)例
1、求定積分?10x2dx.學(xué)生練習(xí),教師點(diǎn)評(píng)練習(xí),讓概念具體化。(2)練習(xí)鞏固:求定積分?21exdx.4、歸納總結(jié)
總結(jié):梳理知識(shí)、鞏固重點(diǎn)
(1)回顧四個(gè)步驟:①分割②近似③求和④取極限。(2)回顧定積分作為和式極限的概念。(3)加深概念理解的幾個(gè)注意。(4)會(huì)用定積分的概念計(jì)算定積分。
5、布置作業(yè)
第四篇:1.5定積分的概念 教學(xué)設(shè)計(jì) 教案
教學(xué)準(zhǔn)備
1.教學(xué)目標(biāo)
(1)知識(shí)與技能:定積分的概念、幾何意義及性質(zhì)
(2)過(guò)程與方法:在定積分概念形成的過(guò)程中,培養(yǎng)學(xué)生的抽象概括能力和探索提升能力。
(3)情感態(tài)度與價(jià)值觀:讓學(xué)生了解定積分概念形成的背景,培養(yǎng)學(xué)生探究數(shù)學(xué)的興趣.2.教學(xué)重點(diǎn)/難點(diǎn)
【教學(xué)重點(diǎn)】:
理解定積分的概念及其幾何意義,定積分的性質(zhì) 【教學(xué)難點(diǎn)】:
對(duì)定積分概念形成過(guò)程的理解
3.教學(xué)用具
多媒體
4.標(biāo)簽
1.5.3定積分的概念
教學(xué)過(guò)程
課堂小結(jié)
定積分的定義,計(jì)算定積分的“四步曲”,定積分的幾何意義,定積分的性質(zhì)。
第五篇:197-高中數(shù)學(xué)選修系列2 選修2-2《定積分的概念》教案
精品教學(xué)網(wǎng) 004km.cn.net 第五章 定積分的概念
教學(xué)目的與要求:
1. 解變上限定積分定義的函數(shù),及其求導(dǎo)數(shù)定理,掌握牛頓—萊布尼茨公式。
2. 解廣義積分的概念并會(huì)計(jì)算廣義積分。
3.掌握用定積分表達(dá)和計(jì)算一些幾何量與物理量(平面圖形的面積、平面曲線的弧長(zhǎng)、旋轉(zhuǎn)體的體積及側(cè)面積、平行截面面積為已知的立體體積、變力做功、引力、壓力和函數(shù)的平均值等)。
5.1定積分概念 一. 定積分的定義
不考慮上述二例的幾何意義,下面從數(shù)學(xué)的角度來(lái)定義定積分 定義 設(shè)函數(shù)f(x)在[a,b]上有界,在[a,b]中任意插入若干個(gè)分點(diǎn),把區(qū)間[a,b]分成n個(gè)小區(qū)間,記?xi?xi?xi?1,i?1,2,......n,??max{?x1,?x2,......,?xn}在[xi?1,xi]上任意取一點(diǎn)?i,作和式:
1)?f(?)?x.......(iii?1n如果無(wú)論[a,b]作怎樣分割,也無(wú)論?i在[xi?1,xi]怎樣選取,只要??0有?f(?i)?xi?I(I為一個(gè)確定的常數(shù)),則稱(chēng)極限I是i?1nf(x)在[a,b]上的定積分,簡(jiǎn)稱(chēng)積分,記做
?baf(x)dx即I=?f(x)dx其
ab
第-35 –頁(yè) 精品教學(xué)網(wǎng) 004km.cn.net 中f(x)為被積函數(shù),f(x)dx為積分表達(dá)式,a為積分下限,b為積分上限,x稱(chēng)為積分變量,[a,b]稱(chēng)為積分區(qū)間。注
1. 定積分還可以用???語(yǔ)言定義 2由此定義,以上二例的結(jié)果可以表示為A=
?baf(x)dx和S=?v(t)dt
T1T23有定義知道?ba與函數(shù)f(x)以及區(qū)間[a,b]f(x)dx表示一個(gè)具體的書(shū),有關(guān),而與積分變量x無(wú)關(guān),即
?baf(x)dx=?f(u)du=?f(t)dt
aabb4定義中的??0不能用n??代替
n5如果Lim??0?f(?)?x存在,則它就是f(x)在[a,b]上的定積分,那iii?1么f(x)必須在[a,b]上滿足什么條件f(x)在[a,b]上才可積分呢?
經(jīng)典反例:f(x)??1]中的有理點(diǎn)?1,x為[0,在[0,1]上不可積。
1]中的無(wú)理點(diǎn)?0,x為[0,可見(jiàn)函數(shù)f(x)在什么情況下可積分并不是一件容易的事情。以下給出兩個(gè)充分條件。
定理1 設(shè)f(x)在區(qū)間[a,b]上連續(xù),則f(x)在[a,b]上可積。定理2 設(shè)f(x)在區(qū)間[a,b]上有界,且只有有限個(gè)間斷點(diǎn),則f(x)在[a,b]上可積。
定理3 設(shè)f(x)在區(qū)間[a,b]上單調(diào),則f(x)在[a,b]上可積。
6幾何意義
第-36 –頁(yè) 精品教學(xué)網(wǎng) 004km.cn.net 當(dāng)f(x)?0時(shí),?baf(x)dx表示曲邊梯形的面積;當(dāng)f(x)? 0時(shí),?baf(x)dx表示曲邊梯形的面積的負(fù)值;一般地,若f(x)在[a,b]上有正有負(fù),則?0baf(x)dx表示曲邊梯形面積的代數(shù)和。
[例1]計(jì)算?1exdx
解:顯然f(x)在[a,b]上連續(xù),則f(x)在[a,b]上可積,現(xiàn)將[0,1]分成n個(gè)等分,分點(diǎn)為xi?取?i?xi作和式:
ni,i?0,1,2,.....n,?xi?1/n,??1/nnLim???0i?1111e[(e)n?1]f(?i)?xi?Lim?e?Lim?e?Lim?e?11??0??0n??0nni?1i?1en?1nninin1n1n所以:?10exdx=e-1 7.按照定義
5.2定積分的性質(zhì)積分中值定理 有定積分的定義知,?baf(x)dx是當(dāng)ab時(shí)無(wú)意義,但為了計(jì)算及應(yīng)用的方便,特作兩個(gè)規(guī)定: 1. a=b時(shí),2. a>b時(shí),??babf(x)dx=0 f(x)dx=-?f(x)dx
baa 性質(zhì)1:和差的定積分等于它的定積分的和差,即
?ba[f(x)?g(x)]dx??f(x)dx??g(x)dx
aabb
性質(zhì)2:常數(shù)因子可以外提(可以推廣到n個(gè))
第-37 –頁(yè) 精品教學(xué)網(wǎng) 004km.cn.net ?bakf(x)dx?k?f(x)dx
ab性質(zhì)3:無(wú)論a,b,c的位置如何,有
?baf(x)dx??f(x)dx??f(x)dx
accb性質(zhì)4:f(x)?1則?baf(x)dx?b?a
性質(zhì)5:若f(x)?g(x)則性質(zhì)6:?baf(x)dx??g(x)dx,a?b
ab?baf(x)dx??f(x)dx
ab性質(zhì)7:設(shè)在?a,b?,m?f?x??M,則
bm?b?a???af?x?dx?M?b?a?
性質(zhì)8:(積分中值定理)若f(x)在[a,b]上連續(xù),則[a,b]上至少存 一點(diǎn)?,使下式成立,例1.利用定積分幾何意義,求定積分值上式表示介于x面積
例
2、(估計(jì)積分值)證明 2?1?03 證: ?baf(x)dx?(b?a)f(?)
?01?1?x2dx?
4之間?0, x?1, y?0, y?1?x2dx2?x?x2?1 299?1?2?x?x???x??在0,1 上最大值為,最小值為2
44?2?22??∴ 2?12?x?x23?1 第-38 –頁(yè) 精品教學(xué)網(wǎng) 004km.cn.net ∴ 2?3?0112?x?x2?1 25.3定積分的計(jì)算方法 一.變上限積分函數(shù)的導(dǎo)數(shù)
設(shè)函數(shù)f(x)在[a,b]上連續(xù),x為[a,b]上任一點(diǎn),顯然,f(x)在[a,b]上連續(xù),從而可積,定積分為
?xaf(x)dx由于積分變量與積分上限相同,為防止混淆,修改為?(x)?變上限積分的函數(shù)。
?xaf(t)dt(a?b)稱(chēng)?(x)是定理1:設(shè)f(x)在[a,b]上連續(xù),則?(x)?導(dǎo),且導(dǎo)數(shù)為??(x)?證明省略
?xaf(t)dt在[a,b]上可
dx(?f(t)dt)?f(x)dxa定理2:如果函數(shù)f(x)在[a,b]上連續(xù),則積分上限的函數(shù)?(x)??f(t)dt是f(x)在[a,b]上的一個(gè)原函數(shù)。
ax注意:
1定理說(shuō)明了連續(xù)函數(shù)的原函數(shù)一定存在 2此定理指出了定積分與原函數(shù)的關(guān)系
二、基本定理 牛頓—萊伯尼茲公式
定理 如果函數(shù)F(x)是連續(xù)函數(shù)f(x)在區(qū)間[a,b]上的一個(gè)原函數(shù),則
。(1)證 已知函數(shù)F(x)是連續(xù)函數(shù)f(x)的一個(gè)原函數(shù),又根據(jù)前面的定理知道,積分上限的函數(shù)
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也是f(x)的一個(gè)原函數(shù)。于是這兩個(gè)原函數(shù)之差為某個(gè)常數(shù),即
。(2)在上式中令x = a,得。又由?????的定義式及上節(jié)定積分的補(bǔ)充規(guī)定知?????????,因此,C = F(a)。以F(a)代入(2)式中的C,以代入(2)式中的?????,可得,在上式中令x = b,就得到所要證明的公式(1)。由積分性質(zhì)知,(1)式對(duì)a>b的情形同樣成立。為方便起見(jiàn),以后把F(b)– F(a)記成。
公式(1)叫做牛頓(Newton)-萊步尼茲(Leibniz)公式,它給定積分提供了一種有效而簡(jiǎn)便的計(jì)算方法,也稱(chēng)為微積分基本公式。
例1 計(jì)算定積分。
解。
例2 計(jì)算。
解。
第-40 –頁(yè) 精品教學(xué)網(wǎng) 004km.cn.net 例3 計(jì)算。
解。
例4 計(jì)算正弦曲線y = sinx在[0,? ]上與x軸所圍成的平面圖形的面積。
解。
例5 求
解 易知這是一個(gè)型的未定式,我們利用洛必達(dá)法則來(lái)計(jì)算。
因此。
第-41 –頁(yè) 精品教學(xué)網(wǎng) 004km.cn.net ?例
6、limcosxx?01tlntdtx4?limcosxlncosx?sinx 3x?04x1sinxlncosx ?limcosx?lim?lim2x?0x?0x?04xx
?11?sinx ??limx?042x?cosx85.4定積分的換元法
定理:設(shè)(1)f(x)在[a,b]上連續(xù),(2)函數(shù)x??(t)在[?.?]上嚴(yán)格單調(diào),且有連續(xù)導(dǎo)數(shù),(3)??t??時(shí),a??(t)?b 且?(?)?a,?(?)?b則有換元公式:
?baf(x)dx??f(?(t))??(t)dt…….(1)??注
1. 用換元法時(shí),當(dāng)用x??(t)將積分變量x換成t求出原函數(shù)后,t不用回代,只要積分上下限作相應(yīng)的變化即可。2. x??(t)必須嚴(yán)格單調(diào) 3. ?可以大于?
4. 從左往右看,是不定積分的第二換元法;從右往左看,可以認(rèn)為是第一換元法。
例
1、?02x22x?x2dx??02x21-(x?1)2dx
法一
設(shè) x-1?sin t
第-42 –頁(yè) 精品教學(xué)網(wǎng) 004km.cn.net π2π?2π(1?sin t)2322cos t dt?2?0(1?sint)dt?π cost2 ?設(shè) 法二 x?2sin2t
π20原式
?8? 例2.設(shè)fsin4 t dt?8?3!π3??π 4!22?x?在???,???F?x???x0上連續(xù),且
?x?2t?f?t?dt, 證明:若f(x)為偶函數(shù),則F(x)也是偶函數(shù)。證:
F??x????x0??x?2t?f?t?dtt??u???x?2u?f??t?d??t?x0
??x0??x?2t?f?t?dt
?F?x?
例3. 奇偶函數(shù)在對(duì)稱(chēng)區(qū)間積分性質(zhì),周期函數(shù)積分性質(zhì)(1)f?x?在[-a,a]連續(xù),a?0 ?x?為偶數(shù),則?-a?x?a?Ta當(dāng)f當(dāng)f(2)?af(x)dx?2?0f(x)dxaa
為奇函數(shù),則
T?-af(x)dx?0
f(x)dx??0f(x)dx,f?x?以T為周期
說(shuō)明在任何長(zhǎng)度為T(mén)的區(qū)間上的積分值是相等的。
第-43 –頁(yè) 精品教學(xué)網(wǎng) 004km.cn.net 例
4、?-11x(1?x2001)(ex-e-x)dx?4 e原式 ?2?011x(ex-e-x)dx
x-x
?2?xd(e-e)
0
?2x(ex?e?x)?10?
例
5、?4 eπcos xcos x2dx?dx π?222?cosx?2sinx1?sinx2π20?0π ??1dsin x?2arctansinx21?sinxπ20?π 2 例
6、設(shè)f解: 設(shè)?x?為連續(xù)函數(shù),且f(x)?sinx??π0π0f(x)dx 求f?x?
?則f?x??sinx?A f(x)dx?A
兩邊積分
? π0f(x)dx??(sinx?A)dx
0πA??cosx0?Ax0
A?ππ2 1?π
第-44 –頁(yè) 精品教學(xué)網(wǎng) 004km.cn.net ∴ f(x)?sinx?2 1?π5.5定積分的分部積分法
定理:若u(x),v(x)在[a,b]上有連續(xù)導(dǎo)數(shù),則
?ba?uv?dx?uv|ba??uvdx
ab證明:因?yàn)?uv)??u?v?uv?,則有uv??(uv)??u?v,兩邊取定積分。有?bab?uv?dx?uv|ba??uvdx也可以寫(xiě)成:?udv?uv|a??vdu
aaabbb例1.解:?10xexdx
1100?10xxexdx??xdex?xex|10??edx?e?(e?1)?1 e例2.解:?sin(lnx)dx
1ee1esin(lnx)dx?xsin(lnx)|?xdsin(lnx)?esin1?xcos(lnx)dx1?1?1?1xee1e=esin1??cos(lnx)dx?esin1?xcos(lnx)|1??xsin(lnx)dx
11xe=esin1?ecos1?1?e?sin(lnx)dx
1e1=[esin1?ecos1?1] sin(lnx)dx?12例
3、設(shè) f?x???1xln tdt1?tx?0,?1?求f?x??f??
?x???1x1ln tlnt?????解:f?x??f?dt??1xdt? ??????1?1?t1?t??x????
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1lnx?1? ??x???2? 1?x1?1?x?xln例4. 設(shè)f(x)在[a,b]連
(a,b)可導(dǎo),且f?(x)?0,F(xiàn)(x)?x1f(t)dt證明在(a,b)內(nèi),有F?(x)?0 ?ax?a證:F?(x)?(x?a)f(x)??af(t)dt(x?a)2x
?(x?a)f(x)?(x?a)f(?)(x?a)2x?aa???x?b
?f(x)?f(?)
?f?(x)?0?f(x)在(a,b)單調(diào)減,??x
?f(?)?f(x)故 F?(x)?0
5.6定積分的近似計(jì)算 5.7廣義積分 一 無(wú)窮限的廣義積分
定義1 設(shè)函數(shù)f(x)在區(qū)間[a , +?)上連續(xù),取b>a,若極限
存在,則稱(chēng)此極限為函數(shù)f(x)在無(wú)窮區(qū)間[a , +??)上的廣義積分,記作,即
(1)。
第-46 –頁(yè) 精品教學(xué)網(wǎng) 004km.cn.net 這時(shí)也稱(chēng)廣義積分分發(fā)散。
收斂;若上述極限不存在,稱(chēng)為廣義積類(lèi)似地,若極限存在,則稱(chēng)廣義積分收斂。
設(shè)函數(shù)f(x)在區(qū)間(-? ,+?)上連續(xù),如果廣義積分和都收斂,則稱(chēng)上述兩廣義積分之和為函數(shù)f(x)在無(wú)窮區(qū)間(-??, +?)上的廣義積分,記作收斂;否則就稱(chēng)廣義積分,也稱(chēng)廣義積分發(fā)散。
上述廣義積分統(tǒng)稱(chēng)為無(wú)窮限的廣義積分。
例1:計(jì)算廣義積分???0arctgxdx 1?x2解:???0barctgxarctgx1?22bdx=lim?dx?lim[arctgx]|0?
b???01?x2b???21?x28例2.計(jì)算廣義積分?sinxdx以及???0????sinxdx
解: ?0??sinxdx??cosx|0????(1?limcosa)顯然發(fā)散
a???同理?????sinxdx??sinxdx??sinxdx也發(fā)散
??00??例3: 證明廣義積分證 當(dāng)p = 1時(shí),(a>0)當(dāng)p>1時(shí)收斂,當(dāng)p? 1時(shí)發(fā)散。
第-47 –頁(yè) 精品教學(xué)網(wǎng) 004km.cn.net , 當(dāng)p??1時(shí),因此,當(dāng)p > 1時(shí),這廣義積分收斂,其值為廣義積分發(fā)散。
二.無(wú)界函數(shù)的廣義積分
;當(dāng)p??1時(shí),這現(xiàn)在我們把定積分推廣到被積函數(shù)為無(wú)界函數(shù)的情形。
定義2 設(shè)函數(shù)f(x)在(a,b]上連續(xù),而在點(diǎn)a的右領(lǐng)域內(nèi)無(wú)界,取,如果極限(a,b]上的廣義積分,仍然記作收斂。
類(lèi)似地,設(shè)函數(shù)f(x)在[a,b]上除點(diǎn)c(a 與 都收斂,則定義 存在,則稱(chēng)此極限為函數(shù)f(x)在,這時(shí)也稱(chēng)廣義積分; (2)否則,就稱(chēng)廣義積分發(fā)散。 第-48 –頁(yè) 精品教學(xué)網(wǎng) 004km.cn.net 例1 證明廣義積分證 當(dāng)q = 1時(shí),當(dāng)q < 1時(shí)收斂,當(dāng)q ? 1時(shí)發(fā)散。,當(dāng)q ??1時(shí),因此,當(dāng)q < 1時(shí),這廣義積分收斂,其值為這廣義積分發(fā)散。 ;當(dāng)q ??1時(shí),例2.計(jì)算廣義積分?4dx4?x0 解:?4dx4?x0?lim?4??dx4?x??004???lim(?24?x)|0?lim[?2??24]?4??0??0例3:廣義積分可以相互轉(zhuǎn)化 ?sin1x201xdx????1sintdt 第-49 –頁(yè)