第七章 定积分
在前一章,我们为了解决求导或微分的逆运算研究了不定积分;不定积分是积分学的基本内容之一,积分学的另一个基本内容就是我们在本章要研究的定积分;在本章中,我们先从几何与力学问题出发引入定积分的概念,然后讨论它的性质与计算方法.
1 定积分的概念
一、 定积分的概念
定义 设函数
在闭区间
有定义,在
内任意插入
个分点,即
把区间
分成n个小区间
,在每个小区间
上取一点
,记
当分点无限增加
,且所有小区间长度中的最大值
(也称为分割的模或细度)趋于零时,不论
上分法以及
取法如何,若
有确定的极限值,则称
上是可积的;称I为函数
上的定积分,记作:
其中,函数
称为被积函数;
称为被积表达式;变量
称为积分变量;
分别称为积分的上限与下限;区间
称为积分区间.
定理7.1.1 若
在闭区间
上连续,则
在
上可积.
定理7.1.2 若
在闭区间
上有界;且仅有有限多个间断点,则
在
上可积.
二、 定积分的几何意义
(1) 若
,如图7-1-2.
由定积分的定义:
(*)
其中
因
表示图7-1-2中阴影小矩形面积,故(*)式右边是
,
以及
轴所围曲边梯形的面积.
(2) 若
,(*)式中每个
,故
因
表示图7-1-3中曲边梯形的面积,所以
是
,
以及
轴所围曲边梯形面积的负值.
现在我们规定图形的面积可取正、负,并且曲线在
轴上方,即
时,面
积为正;曲线在
轴下方,即
时,面积为负(如图7-1-4),则定积分的几何意义是:
表示
以及
轴所围图形正、负面积的代数和.
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