2022年高等数学定积分重点难点复习大纲例题讲解 .pdf
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1、学习必备欢迎下载第五章 定积分一、基本要求:1. 理解定积分的概念、几何意义、物理意义及定积分的性质. 2. 理解积分上限的函数,并掌握其求导法则. 3. 掌握牛顿莱布尼兹公式. 4. 掌握定积分的换元法和分布积分法. 5. 理解反常积分 (广义积分 )的概念,会计算反常积分,了解反常积分的审敛法 . 6. 了解定积分的近似计算方法. 二、主要内容定积分概念定积分的近似计算方法定积分的换元法定积分的性质积分上限的函数及其导数定积分的分部积分法定积分的几何意义(物理意义 ) 利用对称区间的积分性质计算定积分牛顿莱布尼兹公式反常积分的审敛性无穷限的反常积分计算无界函数的反常积分计反常积分 (广义积
2、分 ) 利用周期性计算定积分精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 23 页学习必备欢迎下载.定积分概念:1. 定积分定义:设( )f x在区间 , a b上有界,在 , a b中任意插入若干个分点0121nnaxxxxxbL.把 , a b分成n个小区间1,(1,2, )iixxinL,小区间的长度记为1,(1,2, )iiixxxinL,在1,iixx上任 意 取 一点i, 作1()niiifx, 若01lim()niiifx1(max)iinx存在. 就称该极限为( )f x在 , a b上的定积分 .记为01( )lim
3、()nbiiaif x dxfx当上述极限存在时,称( )f x在 , a b上可积 . 2. 若( )f x在 , a b上连续,则( )f x在 , a b上可积。3. 若( )f x在 , a b上有界,且只有有限个间断点,则( )f x在 , a b上可积. .定积分的几何意义定积分( )baf x dx在几何上表示:由曲线( )yf x, 直线xa和xb以及x轴所围图形面积的代数和(x轴上方的面积取正,x轴下方的面积取负) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 23 页学习必备欢迎下载.定积分的性质1. 补充规定:
4、(1)当ab时,( )0baf x dx(2)当ab时,( )( )baabf x dxfx dx2. 性质:(1)( )( )( )( )bbbaaafxg x dxf x dxg x dx(2)( )( ),()bbaakf x dxkf x dxk为常数(3)( )( )( )bcbaacf x dxfx dxfx dx(4)badxba(5) 若在 , a b上,( )0f x,则( )0,()baf x dxab推论 1:若在 , a b上,( )( )f xg x,则( )( ),()bbaafx dxg x dxab. 推论 2:( )( ),()bbaaf x dxf x dx
5、 ab. (6 ) 若在 , a b上,( )mf xM,则()( )(),()bam baf x dxM baab(7) (定积分中值定理 ):若( )f x在 , a b上连续,则在 , a b上至少存在,使( )( )(),()baf x dxfbaab. 3. 连续函数( )f x在 , a b上的平均值,1( )bayf x dxba. 积分上限函数及其导数1. 若对任意 , xa b,( )xaf t dt存在,则称( )( )xaxf t dt为积分上限的函数. 2. 若( )f x在 , a b上可积,则( )f x在 , a b上有界 . 且积分上限函数( )( )xaxf
6、t dt在 , a b上连续 . 3. 设( )f x在 , a b上 连 续 , 则( )( )xaxf t dt在 , a b上 可 导 , 且( )( )( ),()xadxf t dtf xaxbdx. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 23 页学习必备欢迎下载4. 设( )f x连续,( )x可导,则( )( )( ) ( )( )xadxf t dtfxxdx. 5. 设( )f x连续,( )x,( )x可导,则( )( )( )( ) ( )( ) ( )( )xxdxf t dtfxxfxxdx. . 牛
7、顿莱布尼兹公式 .(微积分基本定理 ) 设( )f x在 , a b上连续,( )F x为( )f x在 , a b上的一个原函数,则( )( )( )baf x dxF bF a. . 定积分的换元法设( )f x在 , a b上连续,( )xt满足:(1)( ), ()ab. (2)( ) t在,(或,)上具有连续导数,且( )xt的值域不越出 , a b的范围,则有( ) ( )( )baf x dxftt dt. 注:当( ) t的值域,RA B越出 , a b的范围,但满足其余条件时,只要( )f x在,A B上连续,则换元法的结论仍然成立. . 定积分的分部积分法设( )u x与(
8、 )v x在 , a b上具有连续导数,则有( )( )( ) ( )( )( )bbbaaau x dv xu x v xv x du x. 几类特殊的积分公式1. 设( )f x在, a a上连续,则有0( )( )()aaaf x dxf xfx dx. 02( )( ), ( )( ), aaaf x dxf xa af x dxf xa a当为上连续的偶函数时0当为上连续的奇函数时2. 设( )f x是以l为周期的连续函数,则对任意实数a,有0( )( )a llaf x dxf x dx. 3. 设( )f x在0,1上连续,则精选学习资料 - - - - - - - - - 名师
9、归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 23 页学习必备欢迎下载2200(sin )(cos )fx dxfx dx00(sin )(sin )2xfx dxfx dx200(sin )2(sin )fx dxfx dx4.2200123 134 2 2124 2sincos135 31nnnnnnnnnxdxxdxnnnnLLg为正偶数为大于 1的正奇整数1. 反常积分 (广义积分 ) 1. 无穷限的反常积分(1) 设( )f x在 ,)a上连续 ,( )lim( )baabf x dxf x dx(2) 设( )f x在(, b上连续 ,( )lim( )bbaaf x dxf
10、 x dx(3) 设( )f x在(,)上连续 , 0000( )( )( )lim( )lim( )baabf x dxf x dxf x dxf x dxf x dx若上述各式右端的极限存在, 则对应的反常积分收敛, 否则称该反常积分发散 . 注:(3)的右端是两个独立的极限,只有当两个极限都存在使,才有( )f x dx收敛. 只要有一个极限不存在,( )f x dx就发散 . 2. 无界函数的反常积分(1) 设( )f x在( , a b上 连 续 , 点a为( )f x的 瑕 点 ,( )lim( )bbattaf x dxf x dx(2) 设( )f x在 , )a b上 连 续
11、 , 点b为( )f x的 瑕 点 ,( )lim( )btaatbf x dxf x dx(3) 设( )f x在 , a b上除点c ()acb外连续,点c为( )f x的瑕点,精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 23 页学习必备欢迎下载( )( )( )lim( )lim( )bcbtbaacattctcf x dxf x dxf x dxf x dxf x dx若上述各式右端的极限存在, 则对应的反常积分收敛, 否则称该反常积分发散 . 注:(3)的右端是两个独立的极限,只有当两个极限都存在使,才有( )baf x
12、dx收敛. 只要有一个极限不存在,( )baf x dx就发散 . 3. 反常积分的审敛法(1)(比较审敛法 1)设( )fx在 ,)(0)aa上连续,且( )0f x. 若存在常数0M及1p,使得( )pMf xx()ax,则反常积分( )af x dx收敛;若存在常数0N,使得( )Nf xx()ax,则反常积分( )af x dx发散. (2)(极限审敛法 1) 设( )f x在 ,)a上连续,且( )0f x. 若存在常数1p,使得lim( )pxx f x存在,则反常积分( )af x dx收敛;若lim( )0 xxf xd,(或lim( )xxf x)则反常积分( )af x d
13、x发散. (3) (比较审敛法 2)设( )f x在( , a b上连续,且( )0f x. xa为( )f x的瑕点 .若存在常数0M及1q,使得( )()()qMf xaxbxa,则 反 常 积 分( )bafx dx收 敛 ; 若 存 在 常 数0N, 使 得( )Nf xxa()axb,则反常积分( )baf x dx发散. (4)(极限审敛法 2) 设( )f x在( , a b上连续,且( )0f x. xa为( )f x的瑕点 . 若存在常数01q,使得lim()( )qxaxaf x存在,则反常积分( )baf x dx收敛;若lim() ( )0 xaxa f xd, (或l
14、im()( )xaxa f x)精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 23 页学习必备欢迎下载则反常积分( )baf x dx发散. 三、重点与难点1. 积分上限的函数及其导数 . 2. 牛顿莱布尼兹公式 . 3. 定积分的换元法和分部积分法. 四、例题1. 求2222212lim()12nnnnnnL分析:由定积分定义知01()( )lim( )nbiiainf x dxfx,可见求右端的极限也可通过求左端的定积分值而得到. 解决此类问题的关键是把和式归结为某个函数在某区间上的积分和式. 解:原式22221111limlim
15、lim11( )nnniinnniiiiiinxininn11122220001111(1)ln(1)ln 212122xdxdxxxx2. 下列解法是否正确(1). 2200sec1tanarctan()02tan22xxdxx(2).111122211111111xtdxdtdxxtx令,即11221112011dxdxxx解:这两题的解法都不正确. (1) 被积函数220sec( )2tanxf xdxx在积分区间0,内2x处不满精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 23 页学习必备欢迎下载足“牛顿莱布尼兹”公式的条件,
16、故不能直接应用公式. (2) 代换1xt在 1,1上不连续,故在 1,1上不可导,不符合换元法的条件 . 3. 求下列定积分(1)30sinsinxxdx(2)221min,xxdx(3)2221dxdxxx(4)2212xxx dx解:32000sinsinsincossincosxxdxxxdxxx dx2202sincossincosxxdxxxdx332220222sinsin33xx224333注:带绝对值符号的函数的积分,需先脱掉绝对值符号, 如在积分区间上脱掉绝对值符号后为分段函数,则转化为分段函数的积分. (2)2211min,12xxx xxx2122211113min,6x
17、 xdxx dxxdx(3)2222222222111111()ddxdxxdxxxxxx221arcsin4612x精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 23 页学习必备欢迎下载(4)22221121(1)xxx dxxxdx令1sin ,xt则cosdxtdt原式222222000(sin1)coscoscoscosttdttdttdt230111cos32 234t4. 设( )f x连续,0( )( )xg xxf t dt,求(0)g解:0( )( )( )xg xxfxf t dt(1) (0)0g000( )(
18、)( )(0)(0)limlimxxxxf xf t dtg xggxx000( )( )lim( )(0)lim2 (0)1xxxf t dtf xf xffx注:此题没有( )f x可导的条件,故“对 (1)式两边在对x求导. 得( )( )( )( )2( )( )(0)2 (0)gxf xxfxf xf xxfxgf“这种解法是错误的 . 5. 计算下列极限(1)20sin00ln(1)limsin 2xxxt dttdt(2)20030( )limxttxxtef u du dtx e解:(1)20sin0000ln(1)ln(12 ) 24limlimlimsin(2sin)cos
19、sin 2sin 2xxxxxt dtxxxxxtdt(2)222000032323000( )( )( )limlimlim(3)3xxtxtxxxxxxtef u du dtxef u duf u dux exx exx20() 2(0) 0lim0323xfxxfx精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 23 页学习必备欢迎下载6.设( )f x为连续函数,且221(2)( )arctan2xxxt f t dtx,(1)1f,求21( )f x dx. 解:22212( )( )arctan2xxxxxf t dttf
20、t dtx两边对x求导,得242( )2 2(2 )( )4(2 )( )1xxxf t dtxfxf xxfxxf xx整理后,有241( )( )2 1xxxf t dtxf xx令1x,即得211 13( )(1)2 24f x dxf7.设( )f x在(,)内连续,且0( )()( )2xxF xt f t dt证明:(1)若( )f x为偶函数,则( )F x也是偶函数 . (2) 若( )f x为 单 减 函 数 , 则( )F x也 是 单 增 函数. 证明:(1)00()()( )() ()()22xxxxFxt f t dtu fu dutu0() ( )( )2xxu f
21、 u duF x即( )F x为偶函数(2)00( )( )( )2xxxF xf t dttf t dt0011( )( )( )( )( )( )222xxxF xf t dtf xxf xf t dtxf x00011( )( )( )( )22xxxf t dtf x dtf tf x dt由( )f x单减,当0tx时,( )( )0f tf x01( )( )( )0(0)2xFxf tf x dtx时当0 xt时,( )( )0f tf x. 0011( )( )( )0( )( )22xxFxf tf x dtf tf x dt(0)x时精选学习资料 - - - - - - -
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