请问高等数学这两道定积分题目怎么写,求大佬详细解释,谢谢
概念与性质
从求曲边梯形的面积走来,极限为定积分的出现增辉
从求变速直线运动的路程走来,物理和数学从不分家
要点:曲线弧取极小一段时近似为线段
可积:f(x)在区间[a,b]上的定积分存在
f(x)可积所需的两个充分条件:
1.在积分区间内连续
2.在[a,b]内有界且只有有限个间断点
性质
补充规定:
⑴当b=a,f(x)在[a,b]的积分等于0
⑵当a>b,负号
微积分基本公式
换元法和分部积分法
换元法
分部积分法
第一类反常积分 无穷限的反常积分
第二类反常积分 无界函数的反常积分
- 该反常积分也称“第一类p积分”
- 常见题型:计算,讨论收敛性,证明收敛和发散,
定积分的换元公式
先上题练手:
「框框里假装有“换元必换限,配元不换限”」
可以有效去掉根号,且不用代回(与不定积分比较)
偶倍奇零「对称区间」偶函数定积分可以算一半,奇函数定积分为零
证明:利用奇偶函数的定义+定积分的性质
比如,有的题要求一个非常复杂的函数在对称区间内的定积分,看是不是奇函数——是的话直接写零就可以(这种真的爽),偶函数的话就不会太复杂,有时还可联系函数几何意义——一开始就是拿来求长度面积体积的嘛。
三角函数的定积分公式
没错,直接直接把sin换cos,不过我觉得还是手写的耐看——
咱先不证明,来看一道题:
看成x乘以后面一串f(sinx)
然后就可以换元积出来。
证明:两个定积分,积分线一致,sin换为cos,可设x=π/2-t,然后“奇变偶不变,符号看象限”,把t看作一锐角大小,dx=-dt,
其实几何意义来看也很简单明了……毕竟图像平移对称一通乱搞就相等了(三角函数图像果然更熟悉对吧可惜这需要升华)
第二个,设x=π-t,则dx=-dt
然后!
出现π-t差的积分,再分开来,
右侧又出现了这个东西,那就好使了,移到左边,左右同除以2,就成了
难搞,没有原函数,Newton-Leibniz不能用,好在有三角函数积分公式。
所以可以直接算( ´▽` )
「机灵.jpg」
周期函数的定积分公式
这个不放图也可以自己想象……
任何长为一周期的定积分相等
(就是换元法)
积分上下限放上去,差求出来
用分部积分法时,反三角函数一旦出现,都要把它取为u,
后边可以凑出原函数d(1-x²)=-1/2dx(换元法)
要是带绝对值呢?
去绝对值,要是有正有负?
用积分区间可加性分开,节点就是符号改变的那个点。
比如下面这个不是周期函数的——
那个由于t∈(a,b),所以在其积分区间内取,不会出现没有定义的情况
!!!注意符「负」号!
看例题
先换元再分部,注意符号第一步
反对幂三指
f(x)被积函数是sint/t,又没有原函数(ー`´ー)
但好在它还是个积分上限函数,积分上限函数的导数是我最拿手的了,
把fx当成u,fx和。。。凑出du
就有了……
前面就是0,后面还能凑微分dx²
相当于二重积分
自变量在积分上限和被积函数中同时存在
上法不通,考虑换元
令u=x-t,du=-dt,积分下限当t=0 u=x,
变常规
练习:第五题
证明:设u=sinx的n-1次幂
反常积分底——广义积分
积分区间为无穷区间,或被积函数无界,不属于上面提到的充分条件中的函数
一、无穷限的反常积分
引例:
先取一个有限的比1大的数b,可算[1,b]的定积分,然后让b趋于+∞,求极限即可
极限值存在,则称反常积分收敛,不存在则称该反常积分发散。
[-∞,+∞]呢?
利用积分区间可加性
如果[-∞,0]和[0,+∞]上的反常积分均收敛,则收敛,否则发散。
注意:不能把两个极限式子相加以其极限为要求极限,因为∞与∞的和有可能存在。
二、无界函数的反常积分
引例:
把a和b稍稍变大或变小一丢丢,就能算了
若f(x)在闭区间内一点间断——分成两个,一个左闭右开,另一个左开右闭,两边同时收敛才收敛,否则发散。
无界点,也称瑕点(奇点),积分也称瑕积分。
如果被积区间只有有限个第一类间断点,则与常积分无异。
第二类q积分
Γ函数(了解其基本的一些性质即可)
余元公
当一个题目同时含两类反常积分,把积分区间分开,让一个区间只含一种。
定积分章节总结
编辑于 2020-12-15