理论教育 高等数学:定积分的微元法及应用

高等数学:定积分的微元法及应用

时间:2023-11-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:用定积分表示一个量,如几何量、物理量或其他的量,一般分四步来考虑,我们来回顾一下解决曲边梯形的面积的过程.第一步分割:将区间[a,b]任意分为n个子区间[xi-1,xi](i=1,2,3,…

高等数学:定积分的微元法及应用

定积分表示一个量,如几何量、物理量或其他的量,一般分四步来考虑,我们来回顾一下解决曲边梯形的面积的过程.

第一步分割:将区间[a,b]任意分为n个子区间[xi-1,xi](i=1,2,3,…,n),其中x0=a,xn=b.

第二步近似代替:在任意一个子区间[xi-1,xi]上,任取一点ξi,作小曲边梯形面积ΔAi的近似值,即ΔAi≈f(ξi)Δxi.

第三步求和:得曲边梯形的面积A的近似值,A≈Δxi.

第四步取极限:n→∞,且λ=max{Δxi}→0得曲边梯形的面积

(www.daowen.com)

图5-10

对照上述四步,我们发现第二步近似代替时其形式f(ξi)Δxi与第四步积分(x)dx中的被积分式f(x)dx具有类似的形式,如果把第二步中的ξi用x代替,Δxi用dx替代,那么它就是第四步积分中的积分表达式,基于此,我们把上述四步简化为两步:

第一步选取积分变量,例如选为x,并确定其范围,x∈[a,b]在其上任取一个子区间记作[x,x+dx].

第二步,取曲边梯形面积A在子区间[x,x+dx]上的部分量ΔA的近似值.ΔA≈f(x)dx,如图5-10所示,f(x)dx称为面积微元,记为dA=f(x)dx.于是

上述简化了步骤的定积分方法称为定积分的微元法.

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