2023年微积分下册主要知识点归纳总结.pdf

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1、微积分下册主要知识点 一、第一换元积分法(凑微分法)CxFCuFduugdxxxg)()()()()(、二、常用凑微分公式 三、第二换元法 CxFCtFdtttfdxxf)()()()()(,注:以上几例所使用的均为三角代换,三角代换的目的就是化掉根式,其一般规律如下:当被积函数中含有 a),22xa 可令;sintax b),22ax 可令;tantax c),22ax 可令.sec tax 当有理分式函数中分母的阶较高时,常采用倒代换tx1、四、积分表续 4、3 分部积分法 分部积分公式:xuxuxuxuxuxuaueuxuxubaxuxdxfdxxxfxdxfdxxxfxdxfxdxxf

2、xdxfxdxxfxdxfxdxxfxdxfxdxxfdaafadxaafdeefdxeefxdxfdxxxfxdxfdxxxfabaxdbaxfadxbaxfxxxxxxxxxxarcsinarctancottancossinln)(arcsin)(arcsin11)(arcsin.11)(arctan)(arctan11)(arctan.10cot)(cotcsc)(cot.9tan)(tansec)(tan.8cos)(cossin)(cos.7sin)(sincos)(sin.6)(ln1)(.5)()(.4)(ln)(ln1)(ln.3)0()()(1)(.2)0()()(1)(.1

3、法分积元换一第换元公式积分类型22221微积分下册主要知识点 vduuvudv (3、1)vdxuuvdxvu (3、2)分部积分法实质上就就是求两函数乘积的导数(或微分)的逆运算、一般地,下列类型的被积函数常考虑应用分部积分法(其中 m,n 都就是正整数)、.arctanarccosarcsin)(lncossincossin等mxxmxxmxxxxexmxemxemxxmxxnnnnmxnnxnxnn 5、1 定积分的概念 5、2 定积分的性质 两点补充规定:(a)当ba 时,;0)(badxxf(b)当ba 时,abbadxxfdxxf)()(、性质 1.)()()()(bababadx

4、xgdxxfdxxgxf 性质 2,)()(babadxxfkdxxkf(k为常数)、性质 3 bccabadxxfdxxfdxxf)()()(、性质 4.1abdxdxbaba 性质 5 若在区间,ba上有),()(xgxf 则,)()(babadxxgdxxf ).(ba 推论 1 若在区间,ba上,0)(xf 则,0)(badxxf ).(ba 推论 2).(|)(|)(badxxfdxxfbaba 性质 6(估值定理)设 M 及 m 分别就是函数)(xf在区间,ba上的最大值及最小值,则).()()(abMdxxfabmba 性质 7(定积分中值定理)如果函数)(xf在闭区间,ba上连

5、续,则在,ba上至少存在一个点,使).(),)()(baabfdxxfba 5、3 微积分的基本公式 一、引例 二、积分上限的函数及其导数:xadttfx)()(定理 2 若函数)(xf在区间,ba上连续,则函数 xadttfx)()(微积分下册主要知识点 就就是)(xf在,ba上的一个原函数、三、牛顿莱布尼兹公式 定理 3 若函数)(xF就是连续函数)(xf在区间,ba上的一个原函数,则)()()(aFbFdxxfba、(3、6)公式(3、4)称为牛顿莱布尼茨公式、5、4 定积分的换元法积分法与分部积分法 一、定积分换元积分法 定理 1 设函数)(xf在闭区间,ba上连续,函数)(tx满足条

6、件:(1),)(,)(ba 且bta)(;(2)(t在,(或,)上具有连续导数,则有 dtttfdxxfba)()()(、(4、1)公式(4、1)称为定积分的换元公式、定积分的换元公式与不定积分的换元公式很类似、但就是,在应用定积分的换元公式时应注意以下两点:(1)用)(tx把变量 x 换成新变量 t 时,积分限也要换成相应于新变量t的积分限,且上限对应于上限,下限对应于下限;(2)求出)()(ttf的一个原函数)(t后,不必象计算不定积分那样再把)(t变换成原变量 x 的函数,而只要把新变量 t 的上、下限分别代入)(t然后相减就行了、二、定积分的分部积分法 baudvbabavduuv 或

7、 badxvubabadxuvuv 5、5 广义积分 一、无穷限的广义积分)()(|)()(aFFxFdxxfaa)()(|)()(FbFxFdxxfbb )()(|)()(FFxFdxxf 二、无界函数的广义积分 babadxxfdxxf)(lim)(0.)(lim)(0babadxxfdxxf 5、6 定积分的几何应用 一、微元法 定积分的所有应用问题,一般总可按“分割、求与、取极限”三个步骤把所求的量表示为定积分的形式、可以抽象出在应用学科中广泛采用的将所求量U(总量)表示为定积分的方法微元法,这个方法的主要步骤如下:(1)由分割写出微元 根据具体问题,选取一个积分变量,例如x为积分变量

8、,并确定它的变化区间,ba,任取,ba的一个区间微元,dxxx,求出相应于这个区间微元上部分量微积分下册主要知识点 U的近似值,即求出所求总量U的微元 dxxfdU)(;(2)由微元写出积分 根据dxxfdU)(写出表示总量U的定积分 babadxxfdUU)(微元法在几何学、物理学、经济学、社会学等应用领域中具有广泛的应用,本节与下一节主要介绍微元法在几何学与经济学中的应用、应用微元法解决实际问题时,应注意如下两点:(1)所求总量U关于区间,ba应具有可加性,即如果把区间,ba分成许多部分区间,则U相应地分成许多部分量,而U等于所有部分量U之与、这一要求就是由定积分概念本身所决定的;(2)使

9、用微元法的关键就是正确给出部分量U的近似表达式dxxf)(,即使得UdUdxxf)(、在通常情况下,要检验dxxfU)(就是否为dx的高阶无穷小并非易事,因此,在实际应用要注意dxxfdU)(的合理性、二、平面图形的面积(1)直角坐标系下平面图形的面积 (2)极坐标系下平面图形的面积 曲边扇形的面积微元 drdA2)(21 所求曲边扇形的面积 .)(212dA 三、旋转体:由一个平面图形绕这平面内一条直线旋转一周而成的立体称为旋转体、这条直线称为旋转轴、旋转体的体积微元,)(2dxxfdV 所求旋转体的体积.)(2badxxfV 四、平行截面面积为已知的立体的体积:如果一个立体不就是旋转体,但

10、却知道该立体上垂直于一定轴的各个截面面积,那么,这个立体的体积也可用定积分来计算、体积微元,)(dxxAdV 所求立体的体积.)(badxxAV 5、7 积分在经济分析的应用 6、1 空间解析几何简介 一、空间直角坐标系 在平面解析几何中,我们建立了平面直角坐标系,并通过平面直角坐标系,把平面上的点与有序数组(即点的坐标),(yx)对应起来、同样,为了把空间的任一点与有序数组对应起来,微积分下册主要知识点 我们来建立空间直角坐标系、过空间一定点 O,作三条相互垂直的数轴,依次记为x轴(横轴)、y轴(纵轴)、z轴(竖轴),统称为坐标轴、它们构成一个空间直角坐标系Oxyz(图 6-1-1)、空间直

11、角坐标系有右手系与左手系两种、我们通常采用右手系、二、空间两点间的距离.)()()(|21221221221zzyyxxMM 三曲面及其方程 定义 1 在空间直角坐标系中,如果曲面S上任一点坐标都满足方程0),(zyxF,而不在曲面 S 上的任何点的坐标都不满足该方程,则方程0),(zyxF称为曲面S的方程,而曲面 S 就称为方程0),(zyxF的图形 空间曲面研究的两个基本问题就是:(1)已知曲面上的点所满足的几何条件,建立曲面的方程;(2)已知曲面方程,研究曲面的几何形状、平面 平面就是空间中最简单而且最重要的曲面、可以证明空间中任一平面都可以用三元一次方程 0DCzByAx (1、3)来

12、表示,反之亦然、其中A、B、C、D就是不全为零常数、方程(1、3)称为平面的一般方程、柱面 定义 2 平行于某定直线并沿定曲线 C 移动的直线L所形成的轨迹称为柱面、这条定曲线 C 称为柱面的准线,动直线L称为柱面的母线、二次曲面 在空间直角坐标系中,我们采用一系列平行于坐标面的平面去截割曲面,从而得到平面与曲面一系列的交线(即截痕),通过综合分析这些截痕的形状与性质来认识曲面形状的全貌、这种研究曲面的方法称为平面截割法,简称为截痕法、椭球面 1222222czbyax)0,0,0(cba (1、4)椭圆抛物面 qypxz2222(同号与qp)双曲抛物面 zqypx2222(p与q同号)单叶双

13、曲面 1222222czbyax)0,0,0(cba 微积分下册主要知识点 双叶双曲面 1222222czbyax)0,0,0(cba 二次锥面 0222222czbyax)0,0,0(cba 6、2 多元函数的基本概念 一、平面区域的概念:内点、外点、边界点、开集、连通集、区域、闭区域 二、二元函数的概念 定义 1 设 D 就是平面上的一个非空点集,如果对于D内的任一点),(yx,按照某种法则f,都有唯一确定的实数z与之对应,则称f就是D上的二元函数,它在),(yx处的函数值记为),(yxf,即),(yxfz,其中 x,y 称为自变量,z 称为因变量、点集 D 称为该函数的定义域,数集),(

14、),(|Dyxyxfzz称为该函数的值域、类似地,可定义三元及三元以上函数、当2n时,n 元函数统称为多元函数、二元函数的几何意义 三、二元函数的极限 定义 2 设函数),(yxfz 在点),(000yxP的某一去心邻域内有定义,如果当点),(yxP无限趋于点),(000yxP时,函数),(yxf无限趋于一个常数A,则称A为函数),(yxfz 当),(yx),(00yx时的极限、记为 Ayxfyyxx),(lim00、或 Ayxf),(),(),(00yxyx)也记作 APfPP)(lim0 或 APf)()(0PP 二元函数的极限与一元函数的极限具有相同的性质与运算法则,在此不再详述、为了区

15、别于一元函数的极限,我们称二元函数的极限为二重极限、四、二元函数的连续性 定义 3 设二元函数),(yxfz 在点),(00yx的某一邻域内有定义,如果),(),(lim0000yxfyxfyyxx,则称),(yxfz 在点),(00yx处连续、如果函数),(yxfz 在点),(00yx处不连续,则称函数),(yxfz 在),(00yx处间断、与一元函数类似,二元连续函数经过四则运算与复合运算后仍为二元连续函数、由x与y的基本初等函数经过有限次的四则运算与复合所构成的可用一个式子表示的二元函数称为二元初等函数、一切二元初等函数在其定义区域内就是连续的、这里定义区域就是指包含在定义域内的区域或闭

16、区域、利用这个结论,当要求某个二元初等函数在其定义区域内一微积分下册主要知识点 点的极限时,只要算出函数在该点的函数值即可、特别地,在有界闭区域D上连续的二元函数也有类似于一元连续函数在闭区间上所满足的定理、下面我们不加证明地列出这些定理、定理 1(最大值与最小值定理)在有界闭区域 D 上的二元连续函数,在 D 上至少取得它的最大值与最小值各一次、定理 2(有界性定理)在有界闭区域 D 上的二元连续函数在 D 上一定有界、定理3(介值定理)在有界闭区域D 上的二元连续函数,若在D 上取得两个不同的函数值,则它在 D 上取得介于这两值之间的任何值至少一次、6、3 偏导数 一、偏导数的定义及其计算

17、法 定义 1 设函数),(yxfz 在点),(00yx的某一邻域内有定义,当 y 固定在0y而 x 在0 x处有增量x时,相应地函数有增量 ),(),(0000yxfyxxf 如果xyxfyxxfx),(),(lim00000存在,则称此极限为函数),(yxfz 在点),(00yx处对x的偏导数,记为).,(,00000000yxfzxfxzxyyxxxyyxxyyxx或 例如,有),(00yxfxxyxfyxxfx),(),(lim00000、类似地,函数),(yxfz 在点),(00yx处对y的偏导数为 yyxfyyxfy),(),(lim00000,记为 ).,(,00000000yxf

18、zyfyzyyyxxyyyxxyyxx或 上述定义表明,在求多元函数对某个自变量的偏导数时,只需把其余自变量瞧作常数,然后直接利用一元函数的求导公式及复合函数求导法则来计算之、二、关于多元函数的偏导数,补充以下几点说明:(1)对一元函数而言,导数dxdy可瞧作函数的微分dy与自变量的微分dx的商、但偏导数的记号xu就是一个整体、(2)与一元函数类似,对于分段函数在分段点的偏导数要利用偏导数的定义来求、(3)在一元函数微分学中,我们知道,如果函数在某点存在导数,则它在该点必定连续、但对多元函数而言,即使函数的各个偏导数存在,也不能保证函数在该点连续、例如,二元函数 微积分下册主要知识点)0,0(

19、),(,0)0,0(),(,),(22yxyxyxxyyxf 在点)0,0(的偏导数为,00lim)0,0()0,0(lim)0,0(00 xxfxffxxx.00lim)0,0()0,0(lim)0,0(00yyfyffxyy 但从上节例 5 已经知道这函数在点)0,0(处不连续、三、偏导数的几何意义 设曲面的方程为),(yxfz,),(,(00000yxfyxM就是该曲面上一点,过点0M作平面0yy,截此曲面得一条曲线,其方程为 00),(yyyxfz 则偏导数),(00yxfx表示上述曲线在点0M处的切线xTM0对x轴正向的斜率(图 6-3-1)、同理,偏导数),(00yxfy就就是曲面

20、被平面0 xx 所截得的曲线在点0M处的切线yTM0对 y 轴正向的斜率、四、偏导数的经济意义 设某产品的需求量),(ypQQ 其中 p 为该产品的价格,y 为消费者收入、记需求量 Q 对于价格 p、消费者收入 y 的偏改变量分别为),(),(ypQyppQQp 与 ).,(),(ypQyypQQy 易见,pQp表示 Q 对价格 p 由 p 变到pp的平均变化率、而 pQpQpp0lim 表示当价格为 p、消费者收入为 y 时,Q 对于 p 的变化率、称 QppQppQQEppp/lim0 微积分下册主要知识点 为需求Q对价格p的偏弹性、同理,yQy表示 Q 对收入 y 由 y 变到yy的平均

21、变化率、而 yQyQyy0lim 表示当价格 p、消费者收入为 y 时,Q 对于 y 的变化率、称 QyyQyyQQEyyy/lim0 为需求Q对收入y的偏弹性、五、科布-道格拉斯生产函数 在商业与经济中经常考虑的一个生产模型就是科布-道格拉斯生产函数 100,),(1acycxyxpaa且,其中p就是由x个人力单位与y个资本单位生产处的产品数量(资本就是机器、场地、生产工具与其它用品的成本)。偏导数 yp和xp 分别称为人力的边际生产力与资本的边际生产力。六、高阶偏导数 设函数),(yxfz 在区域D内具有偏导数 ),(yxfxzx),(yxfyzy 则在D内),(yxfx与),(yxfy都

22、就是x、y的函数、如果这两个函数的偏导数存在,则称它们就是函数),(yxfz 的二阶偏导数、按照对变量求导次序的不同,共有下列四个二阶偏导数:),(),(222yxfyxzxzyyxfxzxzxxyxx),(),(222yxfyzyzyyxfxyzyzxyyyx 其中第二、第三两个偏导称为混合偏导数、类似地,可以定义三阶、四阶、n以及阶偏导数、我们把二阶及二阶以上的偏导数统称为高阶偏导数、微积分下册主要知识点 定理1 如果函数),(yxfz 的两个二阶混合偏导数xyz2及yxz2在区域D内连续,则在该区域内有yxzxyz22、6、4 全微分 一、微分的定义 定义 1 如果函数),(yxfz 在

23、点),(yx的全增量),(),(yxfyyxxfz 可以表示为),(oyBxAz (4、2)其中 A,B 不依赖于yx,而仅与 x,y 有关,)()(22yx则称函数),(yxfz 在点),(yx可微分,yBxA称为函数),(yxfz 在点),(yx的全微分,记为,dz 即 yBxAdz、(4、3)若函数在区域 D 内各点处可微分,则称这函数在D内可微分、二、函数可微的条件 定理 1(必要条件)如果函数),(yxfz 在点),(yx处可微分,则该函数在点),(yx的偏导数yzxz,必存在,且),(yxfz 在点),(yx处的全微分 yyzxxzdz、(4、4)我们知道,一元函数在某点可导就是在

24、该点可微的充分必要条件、但对于多元函数则不然、定理 1 的结论表明,二元函数的各偏导数存在只就是全微分存在的必要条件而不就是充分条件、由此可见,对于多元函数而言,偏导数存在并不一定可微、因为函数的偏导数仅描述了函数在一点处沿坐标轴的变化率,而全微分描述了函数沿各个方向的变化情况、但如果对偏导数再加些条件,就可以保证函数的可微性、一般地,我们有:定理 2(充分条件)如果函数),(yxfz 的偏导数yzxz,在点),(yx连续,则函数在该点处可微分、三、微分的计算 习惯上,常将自变量的增量x、y分别记为dx、dy,并分别称为自变量的微分、这微积分下册主要知识点 样,函数),(yxfz 的全微分就表

25、为.dyyzdxxzdz (4、5)上述关于二元函数全微分的必要条件与充分条件,可以完全类似地推广到三元及三元以上的多元函数中去、例如,三元函数),(zyxfu 的全微分可表为.dzzudyyudxxudu (4、6)四、全微分在近似计算中的应用 设二元函数),(yxfz 在点),(yxP的两个偏导数),(yxfx),(yxfy连续,且|,|yx都较小时,则根据全微分定义,有 dzz 即 .),(),(yyxfxyxfzyx 由),(),(yxfyyxxfz,即可得到二元函数的全微分近似计算公式 yyxfxyxfyxfyyxxfyx),(),(),(),(4、7)6、5 复合函数微分法与隐函数

26、微分法 一、多元复合函数微分法 1.复合函数的中间变量为一元函数的情形 设函数),(vufz,)(tuu,)(tvv 构成复合函数)(),(tvtufz .dtdvvzdtduuzdtdz (5、1)公式(5、1)中的导数dtdz称为全导数、2、复合函数的中间变量为多元函数的情形 设),(vufz),(yxuu),(yxvv 构成复合函数),(),(yxvyxufz ,xvvzxuuzxz (5、3),yvvzyuuzyz (5、4)3、复合函数的中间变量既有一元也有为多元函数的情形 定理 3 如果函数),(yxuu 在点),(yx具有对x及对y的偏导数,函数)(yvv 在点y可导,函数),(

27、vufz 在对应点),(vu具有连续偏导数,则复合函数)(),(yvyxufz 微积分下册主要知识点 在对应点),(yx的两个偏导数存在,且有,xuuzxz (5、7).dydvvzyuuzyz (5、8)注:这里xz与xf就是不同的,xz就是把复合函数,),(yxyxufz 中的y瞧作不变而对x的偏导数,xf就是把函数),(yxufz 中的u及y瞧作不变而对x的偏导数、yz与yf也有类似的区别、在多元函数的复合求导中,为了简便起见,常采用以下记号:,),(1uvuff,),(2vvuffvuvuff),(212,这里下标 1 表示对第一个变量u求偏导数,下标 2 表示对第二个变量v求偏导数,

28、同理有2211,ff,等等、二、全微分形式的不变性 根据复合函数求导的链式法则,可得到重要的全微分形式不变性、以二元函数为例,设),(vufz,),(),(yxvvyxuu 就是可微函数,则由全微分定义与链式法则,有 dyyzdxxzdzdyyvvzyuuzdxxvvzxuuz dyyvdxxvvzdyyudxxuuz.dvvzduuz 由此可见,尽管现在的 u、v 就是中间变量,但全微分dz与x、y就是自变量时的表达式在形式上完全一致、这个性质称为全微分形式不变性、适当应用这个性质,会收到很好的效果、三、隐函数微分法 在一元微分学中,我们曾引入了隐函数的概念,并介绍了不经过显化而直接由方程

29、0),(yxF (5、11)来求它所确定的隐函数的导数的方法、这里将进一步从理论上阐明隐函数的存在性,并通过多元复合函数求导的链式法则建立隐函数的求导公式,给出一套所谓的“隐式”求导法、微积分下册主要知识点 定 理 4 设 函 数),(yxF在 点),(00yxP的 某 一 邻 域 内 具 有 连 续 的 偏 导 数,且,0),(00yxFy,0),(00yxF则方程0),(yxF在点),(00yxP的某一邻域内恒能唯一确定一个连续且具有连续导数的函数),(xfy 它满足),(00 xfy 并有.yxFFdxdy (5、12)定理 5 设函数),(zyxF在点),(000zyxP的某一邻域内有

30、连续的偏导数,且,0),(,0),(000000zyxFzyxFz 则方程0),(zyxF在点),(000zyxP的某一邻域内恒能唯一确定一个连续且具有连续偏导数的函数),(yxfz,它满足条件),(000yxfz,并有.,zyzxFFyzFFxz (5、14)6、6 多元函数的极值及求法 一、二元函数极值的概念 定义 1 设函数),(yxfz 在点),(00yx的某一邻域内有定义,对于该邻域内异于),(00yx的任意一点),(yx,如果),(),(00yxfyxf 则称函数在),(00yx有极大值;如果),(),(00yxfyxf 则称函数在),(00yx有极小值;极大值、极小值统称为极值、

31、使函数取得极值的点称为极值点、定理 1(必要条件)设函数),(yxfz 在点),(00yx具有偏导数,且在点),(00yx处有极值,则它在该点的偏导数必然为零,即 .0),(,0),(0000yxfyxfyx (6、1)与一元函数的情形类似,对于多元函数,凡就是能使一阶偏导数同时为零的点称为函数的驻点、定理 2(充分条件)设函数),(yxfz 在点),(00yx的某邻域内有直到二阶的连续偏导微积分下册主要知识点 数,又,0),(00yxfx.0),(00yxfy令.),(,),(,),(000000CyxfByxfAyxfyyxyxx(1)当02 BAC时,函数),(yxf在),(00yx处有

32、极值,且当0A时有极小值),(00yxf;0A时有极大值),(00yxf;(2)当02 BAC时,函数),(yxf在),(00yx处没有极值;(3)当02 BAC时,函数),(yxf在),(00yx处可能有极值,也可能没有极值、根据定理 1 与定理 2,如果函数),(yxf具有二阶连续偏导数,则求),(yxfz 的极值的一般步骤为:第一步 解方程组,0),(,0),(yxfyxfyx 求出),(yxf的所有驻点;第二步 求出函数),(yxf的二阶偏导数,依次确定各驻点处 A、B、C 的值,并根据2BAC 的符号判定驻点就是否为极值点、最后求出函数),(yxf在极值点处的极值、二、二元函数的最大

33、值与最小值 求函数),(yxf的最大值与最小值的一般步骤为:(1)求函数),(yxf在D内所有驻点处的函数值;(2)求),(yxf在D的边界上的最大值与最小值;(3)将前两步得到的所有函数值进行比较,其中最大者即为最大值,最小者即为最小值、在通常遇到的实际问题中,如果根据问题的性质,可以判断出函数),(yxf的最大值(最小值)一定在D的内部取得,而函数),(yxf在D内只有一个驻点,则可以肯定该驻点处的函数值就就是函数),(yxf在D上的最大值(最小值)、三、条件极值 拉格朗日乘数法 前面所讨论的极值问题,对于函数的自变量一般只要求落在定义域内,并无其它限制条件,这类极值我们称为无条件极值、但

34、在实际问题中,常会遇到对函数的自变量还有附加条件的的极值问题、对自变量有附加条件的极值称为条件极值、拉格朗日乘数法 设二元函数),(yxf与),(yx在区域D内有一阶连续偏导数,则求),(yxfz 在D内满足条件0),(yx的极值问题,可以转化为求拉格朗日函数),(),(),(yxyxfyxL 微积分下册主要知识点(其中为某一常数)的无条件极值问题、于就是,求函数),(yxfz 在条件0),(yx的极值的拉格朗日乘数法的基本步骤为:(1)构造拉格朗日函数),(),(),(yxyxfyxL 其中为某一常数;(2)由方程组 0),(,0),(),(,0),(),(yxLyxyxfLyxyxfLyy

35、yxxx 解出,yx,其中 x,y 就就是所求条件极值的可能的极值点、注:拉格朗日乘数法只给出函数取极值的必要条件,因此按照这种方法求出来的点就是否为极值点,还需要加以讨论、不过在实际问题中,往往可以根据问题本身的性质来判定所求的点就是不就是极值点、拉格朗日乘数法可推广到自变量多于两个而条件多于一个的情形:四、数学建模举例 6、7 二重积分的概念与性质 一、二重积分的概念 定义 1 设),(yxf就是有界闭区域 D 上的有界函数、将闭区域 D 任意分成 n 个小闭区域,21n 其中i表示第 i 个小闭区域,也表示它的面积,在每个i上任取一点),(ii,作乘积),2,1(,),(nifiii 并

36、作与,),(1niiiif 如果当各小闭区域的直径中的最大值趋近于零时,这与式的极限存在,则称此极限为函数),(yxf在闭区域 D 上的二重积分,记为,),(Ddyxf 即 Ddyxf),(niiiif10),(lim (7、2)其中),(yxf称为被积函数,dyxf),(称为被积表达式,d称为面积微元,x与y称为积分变量,D称为积分区域,并称niiiif1),(为积分与、微积分下册主要知识点 对二重积分定义的说明:(1)如果二重积分Ddyxf),(存在,则称函数),(yxf在区域D上就是可积的、可以证明,如果函数),(yxf区域D上连续,则),(yxf在区域D上就是可积的、今后,我们总假定被

37、积函数),(yxf在积分区域D上就是连续的;(2)根据定义,如果函数),(yxf在区域D上可积,则二重积分的值与对积分区域的分割方法无关,因此,在直角坐标系中,常用平行于x轴与y轴的两组直线来分割积分区域D,则除了包含边界点的一些小闭区域外,其余的小闭区域都就是矩形闭区域、设矩形闭区域i的边长为ix与jy,于就是jiiyx、故在直角坐标系中,面积微元d可记为dxdy、即dxdyd、进而把二重积分记为Ddxdyyxf),(,这里我们把dxdy称为直角坐标系下的面积微元、二、二重积分的性质 类似于一元函数的定积分,二重积分也有与定积分类似性质,且其证明也与定积分性质的证明类似、6、8 在直角坐标系

38、下二重积分的计算 一、区域分类 X型区域:)()(,|),(21xyxbxayx、其中函数)(),(21xx在区间,ba上连续、这种区域的特点就是:穿过区域且平行于 y 轴的直线与区域的边界相交不多于两个交点、Y型区域:)()(,|),(21yxydycyx、其中函数)(),(21xx在区间,dc上连续、这种区域的特点就是:穿过区域且平行于x轴的直线与区域的边界相交不多于两个交点、二、二重积分的计算 假定积分区域D为如下X型区域:)()(,|),(21xyxbxayx、则有 )()(21),(),(xxbaDdyyxfdxdxdyyxf (8、2)类似地,如果积分区域D为Y型区域:)()(,|

39、),(21yxydycyx、微积分下册主要知识点 则有.),(),()()(21yydcDdxyxfdydxdyyxf (8、3)特别地,当区域D为矩形区域,|),(dycbxayx时,有 badcdcbaDdxyxfdydyyxfdxdxdyyxf),(),(),(三、交换二次积分次序的步骤 一般地,交换给定二次积分的积分次序的步骤为:(1)对于给定的二重积分,),()()(21xxbadyyxfdx 先根据其积分限),()(,21xyxbxa 画出积分区域 D(图 6-8-14)(2)根据积分区域的形状,按新的次序确定积分区域 D 的积分限),()(,21yxydyc(3)写出结果.),(

40、),()()()()(2121yydcxxbadxyxfdydyyxfdx 四、利用对称性与奇偶性化简二重积分的计算 利用被积函数的奇偶性及积分区域 D 的对称性,常会大大化简二重积分的计算、在例 5中我们就应用了对称性来解决所给的问题、如同在处理关于原点对称的区间上的奇(偶)函数的定积分一样,在利用这一方法时,要同时兼顾到被积函数),(yxf的奇偶性与积分区域 D的对称性两方面、为应用方便,我们总结如下:1、如果积分区域 D 关于 y 轴对称,则(1)当),(),(yxfyxf),(Dyx时,有 0),(Ddxdyyxf、(2)当),(),(yxfyxf),(Dyx时,有 1),(2),(DDdxdyyxfdxdyyxf 其中.0,),(|),(1xDyxyxD 2.如果积分区域 D 关于 x 轴对称,则(1)当),(),(yxfyxf),(Dyx时,有 0),(Ddxdyyxf、微积分下册主要知识点(2)当),(),(yxfyxf),(Dyx时,有 2),(2),(DDdxdyyxfdxdyyxf 其中.0,),(|),(2yDyxyxD 6、9 在极坐标系下二重积分的计算