定积分在生活中的应用

2026/4/28 3:08:45

目录

1.定积分的概述................................................................................................................................ 2

1.1定积分的定义 ..................................................................................................................... 2 1.2定积分的性质 ..................................................................................................................... 3 1.3定理................................................................................................................................... 10 1.4方法................................................................................................................................... 10 2.定积分的应用.............................................................................................................................. 11

2.1计算平面图形面积、旋转体体积、曲线弧长上的应用 ............................................... 11 2.2定积分在物理中的应用 ................................................................................................... 15 6小结 ............................................................................................................................................. 20 致谢 ................................................................................................................................................ 20 英文翻译部分................................................................................................................................. 21

1

定积分在生活中的应用

姓名: 学号:201004110110 指导老师:胡业刚

摘要:定积分在高校中是很重要的组成部分,计算与应用程序开发,导出行星三大定律得益于牛顿的微积分,定积分在生活中具有广泛的应用。从那时候起,定积分大大促进了数学微积分的发展,以及天文学、物理学、化学等科学的大力发展。伴随着工程学、经济学和人类知识的大力发展,微积分在指导人类走向认知的过程中发挥着越来越重要的作用。 关键词:微元法; 定积分; 数列极限

前言::定积分在高校中是很重要的组成部分,计算与应用程序开发,导出行

星三大定律得益于牛顿的微积分,定积分在生活中具有广泛的应用。从那时候起,定积分大大促进了数学微积分的发展,以及天文学、物理学、化学等科学的大力发展。伴随着工程学、经济学和人类知识的大力发展,微积分在指导人类走向认知的过程中发挥着越来越重要的作用。

1.定积分的概述

1.1定积分的定义

设函数f?x?在区间?a,b?上有界,在?a,b?中任意插入若干个分点

a?x0?x1???xn?1?xn?b, 把区间?a,b?分成n个小区间:

有?x0,x1?,?x1,x2?,?,?xn?1,xn?,且

各个小区间的长度依次为?x1?x1?x0,?x2?x2?x1,?,?xn?xn?xn?1。在每个小区间?xi?1,xi?上任取一点?i,作函数f??i?与小区间长度?xi的乘积f??i??xi(i?1,2,?,n),并作出和S??f??i??xi。记P?max??x1,?x2,?,?xn?,如果

i?1n不论对?a,b?怎样分法,也不论在小区间?xi?1,xi?上点?i怎样取法,只要当P?0时,和S总趋于确定的极限I,这时我们称这个极限I为函数f?x?在区间?a,b?上

2

的定积分(简称积分),记作?f?x?dx,即

ab?f?x?dx=I=lim?f????xaP?0ii?1bni公式(1)

[1]

其中f?x?叫做被积函数,f?x?dx叫做被积表达式,x叫做积分变量,a叫做积分下限,b叫做积分上限,??a,b?叫做积分区间。

1.2定积分的性质

性质1 若f在[a,b]上可积,k为常数,则kf在[a,b]上也可积,且

?bbakf?x?dx?k?af?x?dx.1

公式(2) 证 当k=0时结纶显然成立.

当k?0时,由于 nn

?kf??i??xi?kJ?k.i?1?f??i??xi?J,

i?1其中J=

?baf???d?,因此当f在[a,b]上可积时,由定义,??0存在,??当0T,?时? ,n

?f??i??xi?J??i?1k,

从而 ?nkf??i??xi?kJ??.

i?1即kf在[a,b]上可积,且

?bakf?x?dx?kJ?k?baf?x?dx.

性质2 若f﹑g都在[a,b]可积,则f?g在[a,b]上也可积,且

?ba??f?x??g?x??b?dx??af?x?dx???b1

ag?x?dx. 公式(3)

证明与性质1类同。

注1 性质1与性质2是定积分的线性性质,合起来即为

任给

3

??f?a?b?x????g???x?d?x?ba??fb?x??d?xa?, gxdx其中?﹑?为常数。

注2 在f,g,h=f+g(或f-g)三个函数中,只要有任意两个在[a,b]上可积,则另外一个在[a,b]上可积.

在f,g,h=f+g(或f-g)三个函数中,只要有一个在[a,b]上可积,一个在[a,b]

上不可积, 则另外一个在[a,b]上必不可积.

性质3 若f﹑g都在[a,b]上可积,则f·g在[a,b]上也可积。 证 由f、g都在[a,b]上可积,从而都有界,设

A=

supf?x?, B?supg?x?,

???a,b????a,b?且A>0,B>0(否则f、g中至少有一个恒为零值函数,于是f、g亦为零值函数,结论显然成立)。

任给??0,由f、g可积,必分别存在分割T'、T\,使得

??if?xi?T'?2B,

?T\?ig?xi??2A.

令T?T'?T\(表示把T?、T??的所有分割点合并而成的一个新的分割T)。对于[a,b]上T所属的每一个?i,有

?f.g? ?supf????g?????f?????g?????

??,??????i??,?????isup??g??'??f?????f??????f??????g?????g???????

fg ?B?i?A?i.

利用§3习题第1题,可知

??Tf.g??i?B??if??i?A??ig??i

TA ?B??T'fi??i?A??ig??i

T?? ?B?这就证得f·g在[a,b]上可积.

注 在一般情形下

?2B?A??2A??,

?af???g???dx??af???dx??ag???dx.

g在[a,b]上可积. f4

bbb思考:有没有相除后可积的性质?

若f﹑g都在[a,b]上可积,|f(x)|?m>0,x?[a,b],则


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