定积分定义怎么计算?
定积分定义:
设函数f(x) 在区间[a,b]上连续,将区间[a,b]分成n个子区间[x0,x1], (x1,x2], (x2,x3], …, (xn-1,xn],其中x0=a,xn=b。
可知各区间的长度依次是:△x1=x1-x0,在每个子区间(xi-1,xi]中任取一点ξi(1,2,...,n),作和式 。该和式叫做积分和,设λ=max{△x1, △x2, …, △xn}(即λ是最大的区间长度)。
如果当λ→0时,积分和的极限存在,则这个极限叫做函数f(x) 在区间[a,b]的定积分,记为 ,并称函数f(x)在区间[a,b]上可积。
其中:a叫做积分下限,b叫做积分上限,区间[a, b]叫做积分区间,函数f(x)叫做被积函数,x叫做积分变量,f(x)dx 叫做被积表达式,∫ 叫做积分号。
扩展资料:
定积分是积分的一种,是函数f(x)在区间[a,b]上的积分和的极限。
这里应注意定积分与不定积分之间的关系:若定积分存在,则它是一个具体的数值(曲边梯形的面积),而不定积分是一个函数表达式,它们仅仅在数学上有一个计算关系(牛顿-莱布尼茨公式),其它一点关系都没有!
一个函数,可以存在不定积分,而不存在定积分,也可以存在定积分,而不存在不定积分。一个连续函数,一定存在定积分和不定积分;若只有有限个间断点,则定积分存在;若有跳跃间断点,则原函数一定不存在,即不定积分一定不存在。
一般定理:
定理1:设f(x)在区间[a,b]上连续,则f(x)在[a,b]上可积。
定理2:设f(x)区间[a,b]上有界,且只有有限个间断点,则f(x)在[a,b]上可积。
定理3:设f(x)在区间[a,b]上单调,则f(x)在[a,b]上可积。
牛顿-莱布尼茨公式
定积分与不定积分看起来风马牛不相及,但是由于一个数学上重要的理论的支撑,使得它们有了本质的密切关系。把一个图形无限细分再累加,这似乎是不可能的事情,但是由于这个理论,可以转化为计算积分。这个重要理论就是大名鼎鼎的牛顿-莱布尼兹公式,它的内容是:
如果f(x)是[a,b]上的连续函数,并且有F′(x)=f(x),那么
用文字表述为:一个定积分式的值,就是原函数在上限的值与原函数在下限的值的差。
正因为这个理论,揭示了积分与黎曼积分本质的联系,可见其在微积分学以至更高等的数学上的重要地位,因此,牛顿-莱布尼兹公式也被称作微积分基本定理。
参考资料:百度百科---定积分
所谓用定义法就是利用曲边梯形面积求解,这也是定积分的引例。即曲线与x=a,x=b围城的图形面积S就是该函数在[a,b]的积分。
具体步骤
第一,分割。就是将积分图形分成n个曲边梯形。
将【0,4】n等份,分点为4i/n(i=1,2...n)。第i个曲边梯形的面积为 f(4i/n)*(4/n)=32i/n^2-12/n。
第二,求和。
n个曲边梯形的面积为 Sn=S1+S2+...Sn=W(i=1,n)[32i/n^2-12/n]=16+16/n-12 。{注:W(i=1,n)表示求和符号 i从1到n,没有编辑器打不出来}
第三,求极限。因为所求的面积s就是Sn的极限值。即,当分割的曲边梯形边长4/n越小,数量n越多,Sn就越接近S的面积。
S=lim(n->无穷)=16+0-12=4 这就是所求函数在0到4的定积分。
总结:定积分的定义关键是抓住其几何意义,也就是面积问题。因此,这道题,也可以直接用几何方法得到,就是直接做出函数2x-3的图形。算出其与x=0,x=4围成的图形面积,用在x轴上方图形的面积减去下方的就可以了。具体过程就不写了,因为实在好难打字啊。。。
根据定积分定义,∫(a,b)(x²+1)dx=lim(n→∞)∑f(xi)△xi=lim(n→∞) ∑{[a+(b-a)i/n]²+1}(b-a)/n=(b-a)[a²+1+lim(n→∞) ∑[2a(b-a)i/n²+(b-a)²i²/n³]。
而,∑i=n(n+1)/2、∑i²=n(n+1)(2n+1)/6。∴lim(n→∞)∑f(xi)△xi=a(b-a)+(b-a)²/3。
∴∫(a,b)(x²+1)dx=(b-a)[a²+1+a(b-a)+(b-a)²/3]=(b-a)[a²+1+a(b-a)+(b-a)²/3]=(b³-a³)/3+(b-a)。
供参考。
设一元函数y=f(x) ,在区间(a,b)内有定义。将区间(a,b)分成n个小区间 (a,x0) (x0,x1)(x1,x2) .....(xi,b) 。设 △xi=xi-x(i-1),取区间△xi中曲线上任意一点记做f(ξi),做和式:和式
若记λ为这些小区间中的最长者。当λ → 0时,若此和式的极限存在,则称这个和式是函数f(x) 在区间(a,b)上的定积分。
记做:∫ _a^b (f(x)dx)其中称a、b为积分上、下限, f(x) 为被积函数,f(x)dx 为被积式,∫ 为积分号。
之所以称其为定积分,是因为它积分后得出的值是确定的,是一个数, 而不是一个函数。