由定理1知,变上限积分函数Φ(x)是连续函数f(x)的一个原函数,故有如下原函数存在定理.
定理2(原函数存在定理) 若函数f(x)在[a,b]上连续,则函数Φ(x)=就是f(x)在[a,b]上的一个原函数.
上述定理不仅肯定了连续函数原函数的存在性,而且还初步揭示了不定积分与定积分之间的关系.因此,它为我们提供了一种通过原函数来计算定积分的方法.
定理3(微积分基本定理) 若函数F(x)是连续函数f(x)在区间[a,b]上的一个原函数,则
证明 已知函数F(x)是连续函数f(x)在区间[a,b]上的一个原函数,并且由定理2知Φ(x)=dt也是f(x)在区间[a,b]上的一个原函数,于是这两个函数只能相差一个常数,即存在常数C,使得
在上式中令x=a,得
故有0=F(a)+C,则C=-F(a),从而
在上式中令x=b,即得
上式称为微积分基本公式,也称为牛顿-莱布尼茨公式.它给出了计算定积分的一个有效的简便算法:当计算连续函数f(x)在[a,b]上的定积分时,只要求出被积函数f(x)的任一原函数F(x),然后计算F(x)在积分区间[a,b]上的增量F(b)-F(a)即可.为了方便起见,F(b)-F(a)也简记为F(x)
例3 求下列定积分.(www.daowen.com)
注:利用牛顿-莱布尼茨公式计算定积分时,要求被积函数在积分区间上连续.例如下面的计算
是错误的.这是因为在积分区间[-1,1]内,点x=0是被积函数的无穷间断点,被积函数不满足连续的条件.
另外,对于分段函数的积分,只要满足定积分存在的充分条件,则可以根据定积分对区间的可加性,把它拆成几个积分之和,并使每个积分都满足牛顿-莱布尼茨公式的条件.
习题 6.3
1.求下列函数的导数.
2.求下列极限.
3.计算下列定积分.
4.求由方所确定的隐函数y对x的导数.
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