5.2 积分基本公式

article/2025/9/1 12:48:06

在上一节中,我们总结了定积分的概念和性质,定积分的定义如下在这里插入图片描述
但是我就觉得吧,这个定义它看着都费劲,让我用它计算去解决问题?你杀我吧。实在是因为用定义的方式计算定积分不是一件容易的事情。
所以本篇内容就来搞一个对于定积分计算来说至关重要的东西,积分基本公式

引入

还是先来一个例子
物体的运动规律的表示方法,
我可以使用S=S(t);则物体从a到c走过的路程就应该是S(c)-S(a)(避开b这个字母,省的你们怀疑我是个祖安人)
还可以使用v=v(t),路程可以用时间和速度来表示,则则物体从a到c走过的路程为在这里插入图片描述

通过以上的两种表示方式,可以得出一个很有意思的结论,
在这里插入图片描述

我们盯一下S和v的关系,一个是路程一个是速度,不难发现S’(t)=v(t),反应在图像上就是斜率嘛。那是不是可以猜想导数之间是存在这种关系的呢 ?很幸运的是,这个猜想是对滴。
不过这个结论的证明先放一放,一会再证,先来看一个东西

积分基本定理

在这里插入图片描述
一组不定积分,一组定积分
问:两组积分分别相等吗?
答:第一组积分不相等,第二组积分相等。

先说第一组,第一组积分是不定积分,不定积分是用来寻找原函数的,也就是说不定积分的结果是一个函数,既然是函数,两个变量都不一样的函数怎么会相等呢?而且在不定积分学习的时候,我们总结过一个东西叫换元积分法,在换元积分法的最后是要把积分变量换回来的,所以不定积分的积分变量是不可以替换的。
第二组是两个定积分,不想打字了,上图吧在这里插入图片描述
老生常谈了,定积分的几何意义是曲边梯形的面积,这俩面积相等吗?相等。为啥横轴坐标不一样,函数表示的函数关系不一样,横轴就换一下呗。我说清楚了吗?所以,定积分的积分变量,随便换,耶稣都管不着,我说的。
从这里我们也可以看出,一个定积分由积分限和函数关系确定,与积分变量无关。
再看一个东西
在这里插入图片描述
积分1:普通定积分,表达式中的x可以随意替换
积分2:由于其积分上限是x,它有个名字叫变限积分,这个属于变上限积分,自然也有变下限积分,需要注意的是,表达式中的x,也就是f(x)dx中的两个x是积分变量,可以替换,而表达式前的x,也就是左上角的x是积分上限,是不可以替换的。直观点吧,上个图在这里插入图片描述
积分3:这个积分的积分变量是t,但是它的表达式里不止有t,还有x,这时这里的x与前面的积分上限处的x是同一个值,此时表达式中的x是不能换的,t还是随便换。

定理1
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例题

例1
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例2
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例3
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注解
在这里插入图片描述

现在不太理解没关系,我们等下从另一个角度解释

牛顿-莱布尼茨(Newton-Leibniz)公式

在这里插入图片描述
好了,我们现在可以从另一方面解释上面的注解了在这里插入图片描述

例题

例1
在这里插入图片描述
例2
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例3 积分中值定理的推广
在这里插入图片描述
微分中值定理的推广说明,f(x)∈c[a,b],则在(a,b)内有一点c使得f(x)在a,b上的积分等于f©(b-a),这里需要注意的是积分中值定理的推广与积分中值定理的区别,首先积分中值定理是闭区间,推广是开区间,其次,二者并不矛盾,积分中值定理推广的开区间并不是说端点处a,b取不到,而是不考虑端点处的情况。

本篇完


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