如何定积分

如题所述

定积分的定义如下:

如果函数f(x)在区间[a,b]上连续,用分点xi将区间[a,b]分为n个小区间,在每个小区间[xi-1,xi]上任取一点ri(i=1,2,3„,n),作和式f(r1)+...+f(rn);

当n趋于无穷大时,上述和式无限趋近于某个常数A,这个常数叫做y=f(x)在区间上的定积分.记作/abf(x)dx即/abf(x)dx=limn>00[f(r1)+...+f(rn)],;

这里,a与b叫做积分下限与积分上限,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叫做被积式.

分点问题知识拓展:

定积分是把函数在某个区间上的图象[a,b]分成n份,用平行于y轴的直线把其分割成无数个矩形,再求当n→+∞时所有这些矩形面积的和。

习惯上,我们用等差级数分点,即相邻两端点的间距Δx是相等的。但是必须指出,即使Δx不相等,积分值仍然相同。

我们假设这些“矩形面积和”S=f(x1)Δx1+f(x2)Δx2+……f[x(n-1)]Δx(n-1),那么当n→+∞时,Δx的最大值趋于0,所以所有的Δx趋于0,所以S仍然趋于积分值.

利用这个规律,在我们了解牛顿-莱布尼兹公式之前,我们便可以对某些函数进行积分。例如我们可以证明对于函数f(x)=x^k(k∈Q,k≠-1),有∫下限a上限bf(x)dx=(b^(k+1)-a^(k+1))/(k+1)。

我们选择等比级数来分点,令公比q=n^√(b/a),则b/a=q^n,b=aq^n。令分点x0=a,x1=aq,x2=aq^2……xn=aq^n=b,因为f(xj)=xj^k=a^k*q^jk,且Δxj=x(j+1)-xj=aq^(j+1)-aq^j那么“矩形面积和”

Sn=a^k*(aq-a)+a^k*q^k*(aq^2-aq)+a^k*q^2k*(aq^3-aq^2)+……+a^k*q^(n-1)k*[aq^n-aq^(n-1)]

提出a^k*(aq-a),则

Sn=a^(k+1)*(q-1)*[1+q^(k+1)+q^2(k+1)+……q^(n-1)(k+1)]

利用等比级数公式,得到

Sn=(q-1)/(q^(k+1)-1)*(b^(k+1)-a^(k+1))=(b^(k+1)-a^(k+1))/N

其中N=(q^(k+1)-1)/(q-1),设k=u/v(u,v∈Z),令q^(1/v)=s,则

N=(s^(k+1)v-1)/(s^v-1)=(s^u+v-1)/(s^v-1)=((s^(u+v)-1)/(s-1))/((s^v-1)/(s-1))

令n增加,则s,q都趋于1,因而N的极限为(u+v)/v=u/v+1=k+1.

于是∫下限a上限bf(x)dx=(b^(k+1)-a^(k+1))/(k+1)。

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