定义 设函数f(x)在区间[a,b]上有界,在区间[a,b]上任意插入n-1个分点
a=x0<x1<x2<…<xi-1<xi<…<xn-1<xn=b,
把区间[a,b]分成n个小区间:[x0,x1],[x1,x2],…,[xi-1,xi],…,[xn-1,xn],各个小区间的长度分别记为Δxi=xi-xi-1(i=1,2,…,n).
在每个小区间[xi-1,xi]上,任取一点ξi(xi-1≤ξi≤xi),得相应的函数值f(ξi),作乘积f(ξi)Δxi(i=1,2,…,n),把所有这些乘积加起来,得和式f(ξi)Δxi,记λ=max{Δxi}(i=1,2,…,n),当n无限增大且λ→0时,如果上述和式的极限存在,则称函数f(x)在区间[a,b]上可积,并将此极限值称为函数f(x)在区间[a,b]上的定积分.记作f(ξi)Δxi.其中f(x)称为被积函数,f(x)dx称为被积表达式,[a,b]称为积分区间,a称为积分下限,b称为积分上限.
1.根据定积分的定义,上面两个例子都可以表示为定积分
(1)曲边梯形面积A是曲边函数f(x)在区间[a,b]上的定积分,即
(2)变速直线运动的路程s是速度函数v(t)在时间间隔[T1,T2]上的定积分,即
2.关于定积分的定义作以下几点说明
(1)所谓和式f(ξi)Δxi极限存在(即函数f(x)在区间[a,b]上可积),是指不论区间[a,b]怎样分,也不论对点ξi(i=1,2,…,n)怎样取,极限都存在且相等.
(2)因为定积分是和式的极限,它是由函数f(x)与区间[a,b]所确定的.因此,它与积分变量的记号无关,即(u)du.
(3)在定积分的定义中,若a>b时,则规定(x)dx.
特殊地,若a=b,规定(x)dx=0.(www.daowen.com)
3.定积分的存在问题
函数f(x)在[a,b]上满足怎样的条件才一定可积?对于这个问题我们不作深入讨论,而只给出以下两个充分条件:
定理1 若f(x)在闭区间[a,b]上连续,则f(x)在区间[a,b]上可积.
定理2 若f(x)在闭区间[a,b]上有界,且只有有限个间断点,则f(x)在区间[a,b]上可积.
4.定积分的几何意义
(1)如果在[a,b]上f(x)≥0,定积分(x)dx在几何上表示曲线y=f(x)与直线x=a,x=b,y=0所围成的曲边梯形的面积,即(x)dx=A,如图5-1所示.
(2)如果在[a,b]上f(x)≤0,所围成的曲边梯形在x轴的下方,这时定积分(x)dx在几何上表示该曲边梯形面积的负值,即(x)dx=-A,如图5-3所示.
(3)如果f(x)在区间[a,b]上有正也有负,则定积分(x)dx的几何意义是在[a,b]上各个曲边梯形面积的代数和,即在x轴上方取正,下方取负,(x)dx=-A1+A2-A3,如图5-4所示.
图5-3
图5-4
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