广义积分概念引入的几何背景分析

2026/1/14 8:09:01

00??1分,由例1、例2分析知其对应面积分别表示为?f(x)dx?lim???1?1?0?1f(x)dx+

0?1??101f(x)dx?lim???2?010??2f(x)dx。所求面积可形式上表示为?f(x)dx=?f(x)dx+

?1110f(x)dx,故所求面积为?f(x)dx=lim???10??1?1?0?1f(x)dx+lim???2?010??2f(x)dx。

解:设函数f(x)= S,

1下方、x=-1右方、x=1左方、 x轴上方的区域面积为x2 S??f(x)dx??f(x)dx

?1001 ?2?f(x)dx

01 ?2?101dx x21 ?2lim?b?0b1dx x21 ?2lim(?)1b b?0x 求得S为??,即所求面积为??。

例4 求曲线f(x)=tanx(0

???)、x=左侧、x轴上方,x?右侧的

422

y 0 ??x=a 2 4x

分析:所求面积区域如图所示。所给区域不闭合,则不能用定积分直接求其

????面积,在x?与x?之间作一条垂直于x轴的直线x?a(?a?)。

4224解:令由f(x)=tanx与x=

??,x轴,x=,y轴所围成的图形面积为S, 24? S= ??2f(x)d(x)

4 = lim??f(x)d(x)

a?a?24 = lim??tanxd(x)

a?a?24 = lim?lncosx?a?2a?4

= lim(?lncosa) ?a?2 求得S为??,即所求面积为??。

注:?tanxd(x)??abbasinxdx,因此?sinxdx?dcosx,所以设u?cosx,cosx那么

du??sinxdx

即?du?sinxdx,因此

?

batanxd(x)??babdusinxdx?????lnu??lncosx

aucosx四、列举实例对两种广义积分的几何应用进行说明

例1 求曲线f(x)?e?2x下方,x??3右方、x轴上方的区域的面积。

y x?a -3 0 x

解:令曲线f(x)?e?2x下方,x??3右方、x轴上方的区域的面积为S,

S=????3f(x)dx

=?e?2xdx

?3??1 =lim(?e?2xa???2a?3)

11 =lim(?e?2a?e6)

a???221 =e6

2例2 求曲线f(x)?积。

1下方、左方x?2、 x轴上方、y轴右方的区域的面3xy x?a x 0 3

解:令曲线f(x)?面积为S,则 S??f(x)dx

a21下方、左方x?2、 x轴上方、y轴右方的区域的3x ??2a1dx 3x2 ?lim?a?0a1dx x312) ?lim(?x?2aa?02 ?lim(?a?011?2a?x) 162


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