高等数学一元函数积分学ppt课件.ppt
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1、我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 第三章第三章 一元函数积分学一元函数积分学(20%(20%)一、一、 不定积分不定积分二、定积分二、定积分三、定积分的应用三、定积分的应用我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 本讲出题在本讲出题在10分分18分之间,考点不多,分之间,考点不多,一般在选择题、填空题、计算题中出现,一般在选择题、填空题、计算题中出现,不定积分是定积分的基础,定积分又是二不定积分是
2、定积分的基础,定积分又是二重积分、曲线积分的基础,技巧性比较大,重积分、曲线积分的基础,技巧性比较大,希望同学们多练习。希望同学们多练习。 本讲重点:本讲重点:(1)原函数、不定积分的概念)原函数、不定积分的概念和性质。(和性质。(2)直接积分方法、换元积分法。)直接积分方法、换元积分法。(3)凑微分技巧。)凑微分技巧。 本讲难点:综合利用积分方法求不定积分本讲难点:综合利用积分方法求不定积分 。考试点津:我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 1原函数的概念; 2不定积分的两个性质及一个推论;
3、3分项积分法; 4换元积分法;又可细分为凑微分法(重点)与变量代换法(主要是去根号); 5分部积分法。 有理函数积分、三角函数积分基本不考。即便考,用前面的方法也可解决。本章重点考核的知识点本章重点考核的知识点我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第一节第一节 不定积分不定积分(一)、不定积分的概念与性质(一)、不定积分的概念与性质(二)、不定积分的基本公式(二)、不定积分的基本公式第三章第三章 一元函数积分学一元函数积分学2011年考了年考了16分分(三)、换元积分法(三)、换元积分法(四)、分
4、部积分法(四)、分部积分法我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物(一)(一) 不定积分的概念与性质不定积分的概念与性质 1. 1. 原函数原函数 设设 是定义在某区间上的已知函数,如果是定义在某区间上的已知函数,如果存在一个函数存在一个函数 ,使对于该区间任意,使对于该区间任意 ,都有关系式:都有关系式: 或或成立,则称函数成立,则称函数 为函数为函数 在该区间上在该区间上的一个的一个原函数原函数。)(xf)(xFx)()(xfxFdxxfxdF)()()(xf)(xF我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和
5、恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物例例 ),( , cossin xxx。上上的的一一个个在在是是原原函函数数),( cos sin Ixx455)(xx又因为:又因为:455) 1(xx455)3(xx455)(xcx 所以显然所以显然 , , , 都是都是 的一个原函数。的一个原函数。5x15x35xcx 545x我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 由此不难得出:由此不难得出: (1)一个函数的原函数不惟一,且有无穷
6、多个。)一个函数的原函数不惟一,且有无穷多个。 (2)同一函数的原函数之间只相差一个常数。)同一函数的原函数之间只相差一个常数。 (3)若)若 为为 的一个原函数,则的一个原函数,则 表示表示 的所有原函数。的所有原函数。 CxF)()(xF)(xf)(xf我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物任意常数任意常数积分符号积分符号被积函数被积函数CxFdxxf )()(被积表达式被积表达式积分变量积分变量记为记为 dxxf)(. . 称为称为 在该区间在该区间I上的不定积分。上的不定积分。)(xf即:
7、即: 设设 是是 在区间在区间I上的一个原函数,则函上的一个原函数,则函数数 的全体原函数的全体原函数 (c为任意常数)为任意常数) )(xF)(xfCxF)()(xf2. 2. 不定积分不定积分(一)(一) 不定积分的概念与性质不定积分的概念与性质 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物)(xf)(xF)(xFy )(xf 设函数设函数在某区间上的一个原函数为在某区间上的一个原函数为,则,则 在几何上表示一条曲线,称为积分曲线。在几何上表示一条曲线,称为积分曲线。而而的全部积分曲线的全部积分曲线
8、)(xf)(xF.)(cxFy所组成的积分曲线族。其方程为所组成的积分曲线族。其方程为cxFy)(yo的图象显然可由这条曲线沿的图象显然可由这条曲线沿或向下平行移动就可以得到,这样就得到一族曲线,或向下平行移动就可以得到,这样就得到一族曲线, 因此,不定积分的几何意义是因此,不定积分的几何意义是轴向上轴向上)(xFy 设函数设函数在某区间上的一个原函数为在某区间上的一个原函数为,则,则 在几何上表示一条曲线,称为积分曲线。在几何上表示一条曲线,称为积分曲线。而而)(xf)(xF.)(cxFy所组成的积分曲线族。其方程为所组成的积分曲线族。其方程为cxFy)(yo的图象显然可由这条曲线沿的图象显
9、然可由这条曲线沿或向下平行移动就可以得到,这样就得到一族曲线,或向下平行移动就可以得到,这样就得到一族曲线, 因此,不定积分的几何意义是因此,不定积分的几何意义是轴向上轴向上)(xFy 设函数设函数在某区间上的一个原函数为在某区间上的一个原函数为,则,则 在几何上表示一条曲线,称为积分曲线。在几何上表示一条曲线,称为积分曲线。而而)(xf)(xF如下图所示:如下图所示:(一)(一) 不定积分的概念与性质不定积分的概念与性质 3. 3. 不定积分的几何意义不定积分的几何意义我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有
10、一个活的生物 xyx0cxFy)()(xf斜率斜率)(xFy 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物(一)(一) 不定积分的概念与性质不定积分的概念与性质 4. 4. 原函数存在定理原函数存在定理 在在 定义区间上的定义区间上的连续函数一定有原函数连续函数一定有原函数(即:(即:一定有不定积分)。一定有不定积分)。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物(k是常数,是常数,)0 k 定理定理1 微分运算
11、与积分运算互为逆运算,即微分运算与积分运算互为逆运算,即 dxxfdxxfdxfdxxf)()()()()(或或1cxFxdFcxFdxxF)()()()()(或或2dxxfkdxxkf)()(定理定理2定理定理3dxxgdxxfdxxgxf)()()()( niiniidxxfdxxf11)()(推推论论(一)(一) 不定积分的概念与性质不定积分的概念与性质 5. 5. 不定积分的性质不定积分的性质我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物基基本本积积分分表表 kCkxkdx()1(是常数是常数);
12、 dxx )(2 dxx211)4(Cx arctan dxx211)5(Cx arcsin xdxcos)6(;sinCx ;cotarcCx ;arccosCx xdxsin)7(;cosCx xdx)3(;|lnCx );(111 Cx(二)(二) 不定积分的基本积分公式不定积分的基本积分公式 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 xdxxtansec)10(;secCx xdxxcotcsc)11(;cscCx dxex)12(;Cex dxax)13(;lnCaax xdx2sec )
13、8(;tanCx xdx2csc )9(;cotCx 基基本本积积分分表表(二)(二) 不定积分的基本积分公式不定积分的基本积分公式 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物注意:注意:以上各不定积分是基本积分公式,它是求不定积分的基础,以上各不定积分是基本积分公式,它是求不定积分的基础,必须熟记,并会用公式和性质求一些简单函数的不定积分必须熟记,并会用公式和性质求一些简单函数的不定积分 解:解:原式原式= =33 12321111d3 122xx dxxCxCCxx 例例:求求31dxx 22Cx
14、212Cx212Cx22CxA. A. B B C C. D.D. 11d(1)1xxxC 提示公式:提示公式:故选B我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物解:解:原式原式= = 21darctan1xxCx例例:求求21d1xx 提示公式:提示公式:21darctan1xxCx我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物解:解:原式原式= = 1 11d11111111(1)11ln 1xxxdxdxxx
15、xdxdxdxdxxxxxC 例例:计算计算d1xxx 提示公式:提示公式:1dln |xxCx我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物(三)换元积分法(三)换元积分法(重点掌握第一换元积分法)(重点掌握第一换元积分法). .第一换元法(凑微分法)第一换元法(凑微分法) 第一换元法是求复合函数的不定积分的基本方法第一换元法是求复合函数的不定积分的基本方法 分析:把复合函数的微分法反过来,用与求不定积分,利用中分析:把复合函数的微分法反过来,用与求不定积分,利用中间变量的替换,得到复合函数的积分法。间
16、变量的替换,得到复合函数的积分法。 设设( )f u的原函数是的原函数是( )F u,即,即 ( )( )F uf u ( )( )f u duF uC 又又( ),ux且且( )x可微,有可微,有 ( )( )( )Fxfxx ( )( )( )d( )( )duxfxx xFxCf uu 定理定理 1 1:设:设( )f u有原函数有原函数( ),F u( )ux可导,则可导,则 ( )( )( )d( )( )duxfxxxFxCf uu 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物例例:计算:计
17、算d1xxexe 解:原式解:原式= =111() dd()d(1)111xxxxxxexeeeee 11dulnln1xxueuCeCu 2008年解答、8分我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物例例 1 1:求:求2cos2 dx x 解:原式解:原式= =2222e d()e deexuuxx uxuCC 例例 3 3:求:求22 e dxxx 解:原式解:原式= =111d(32 )ln(32 )2322xxCx 一般地:对于积分一般地:对于积分()d ,f axbx总可作变换总可作变换u
18、axb 11()d()() d( )du ax bf axbxf axb axbxf uuaa 例例 2 2:求:求1d32xx 解:原式解:原式= =cos2(2 ) dcos2 d(2 )sin2xxxxxxC 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2 2第二换元法第二换元法 第一类换元法是将积分第一类换元法是将积分( )( )dfxxx代为积分代为积分( )d ,f uu我我们常常遇到相反的情形,适当地选择变量代换们常常遇到相反的情形,适当地选择变量代换( )xt,从而将,从而将积分积分(
19、)df xx化为积分化为积分( )( )dfttt 公式:公式:( )d( )( )df xxfttt叫做第二换元积分法叫做第二换元积分法 解:设解:设sinxat ()22t 原式原式= =22coscos dcosdat at tat t= =22sin cos22aatttC 由由sinxat,得,得 arcsinxta 例例 4 4:求:求22daxx 0a 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 222cos1 sinaxtta 原式原式= =2221arcsin22axx axCa 解
20、:设解:设tanxat 22t 原式原式= =2secdsec dln(sectan )secattt tttCat 由由tan ,xat得得 22tan,secxxattaa 所以所以 原式原式= =22lnxaxCaa 例例 5 5:求:求22dxxa (0)a 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物(四)(四) 分部积分法分部积分法 分析:分析:()uvu vuv uvuvu v d() dduv xuvxu v x ddu vuvv u 分部积分公式:分部积分公式: ddu vuvv u
21、解:设解:设,dcos dd(sin ),sinuxvx xx vx 原式原式= =d(sin )sinsin dxxxxx x = =sincosxxxC 但若令但若令 21cos ,ddd()2uxvxxx 原式原式= =222111cos d()cosd(cos )222xxxxxx 例例 7 7:求:求cos dxx x 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 由此可见,如果由此可见,如果u和和 dv选取不当,就求不出结果选取不当,就求不出结果. . 考虑:考虑: v容易求容易求 du v
22、要比要比dv u容易积容易积 解:设解:设ln ,dduxvx x 原式原式= =2221111ln d()lnd222xxxxxxx = =2221111lndln2224xxx xxxxC 例例 9 9:求:求ln dxx x 解:设解:设,de de ,exxxuxvxdv 原式原式= =d(e )ee deexxxxxxxxxC 例例 8 8:求:求e dxxx 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到
23、愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2010年解答、8分我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物内容小结内容小结1. 不定积分的概念不定积分的概念 原函数与不定积分的定义原函数与不定积分的定义 不定积分的性质不定积分的性质 基本积分表基本积分表 2. 直接积分法直接积分法:利用恒等变形利用恒等变形, 及及 基本积分公式进行积分基本积分公式进行积分 .常用恒等变形方法常用恒等变形方法分项积分分项积分加项减项加项减项利用三角公式利用三角公式 , 代数公式代数公式 ,积分性质积分性质我吓了一跳,
24、蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第二节第二节 定积分定积分(一)基本概念与基本性质(一)基本概念与基本性质(二)牛顿(二)牛顿- -莱布尼兹公式莱布尼兹公式第三章第三章 一元函数积分学一元函数积分学(三)定积分的换元积分法和分部积(三)定积分的换元积分法和分部积 分法分法(四)无穷区间上的反常积分(四)无穷区间上的反常积分我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物abxyo? A曲边梯形由连续曲线曲边梯形由连续
25、曲线实例实例1 1 (求曲边梯形的面积)(求曲边梯形的面积))(xfy )0)( xf、x轴轴与与两两条条直直线线ax 、bx 所所围围成成.)(xfy (一)基本概念与基本性质(一)基本概念与基本性质1 1、定积分的定义、定积分的定义我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物abxyoabxyo用矩形面积近似取代曲边梯形面积用矩形面积近似取代曲边梯形面积显然,小矩形越多,矩形面积和越接近显然,小矩形越多,矩形面积和越接近曲边梯形面积曲边梯形面积(四个小矩形)(四个小矩形)(九个小矩形)(九个小矩形)
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