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定积分的方法总结
定积分是新课标的新增内容,其中定积分的计算是重点考查的考点之一,下面例析定积分计算的几种常用方法.
一、定义法
例1、求,()
解:因为函数在上连续,所以函数在上可积,采用特殊的方法作积分和.取,将等分成个小区间,
分点坐标依次为
取是小区间的右端点,即,于是,,
其中,=
=
将此结果代入上式之中,有
从上面的例题可见,按照定积分的定义计算定积分要进行复杂的计算,在解题时不常用,但它也不失为一种计算定积分的方法.
评注:本题运用微积分的基本定理法来求非常简单.一般地,其它方法计算定积分比较困难时,用定义法,应注意其四个步骤中的关键环节是求和,体现的思想方法是先分后合,以直代曲.
变式:求.
分析:将这类问题转化为定积分主要是确定被积函数和积分上下限.若对题目中被积函数难以想到,可采取如下方法:先对区间等分写出积分和,再与所求极限相比较来找出被积函数与积分上下限.
解:将区间等分,则每个小区间长为,然后把的一个因子乘入和式中各项.于是将所求极限转化为求定积分.即
==.
二、微积分基本定理法
例2、计算.
解:=
==.
练习:计算:(1).(2)
解: (1).
(2).
评注:运用微积分基本定理计算定积分的关键是找到被积函数的原函数.
一般地:
三、几何意义法
例3、求定积分的值.
分析:利用定积分的意义是指曲边梯形的面积,只要作出图形就可求出.
解:,而表示圆x2+y2=4在第一、二象限的上半圆的面积.
因为,又在x轴上方.所以=.
评注:利用定积分的几何意义解题,被积函数图形易画,面积较易求出.
四、性质法
例4、求下列定积分:
⑴;⑵.
分析:对于⑴用微积分的基本定理可以解决,而⑵的原函数很难找到,几乎不能解决.若运用奇偶函数在对称区间的积分性质,则能迎刃而解.
解:由被积函数tanx及是奇函数,所以在对称区间的积分值均为零.
所以⑴ =0;⑵=0.
评注:一般地,若f(x)在[-a,a]上连续,则有性质:①当f(x)为偶函数时,=2;②当f(x)为奇函数时,=0
练习:计算:(1).(0) (2).
五、定积分换元法
定理:假设(1) 函数在区间上连续;(2) 函数在区间上有连续且不变号的导数;(3) 当在变化时,的值在上变化,且,则有:. (1)
本定理证明从略.在应用时必须注意变换应满足定理的条件,在改变积分变量的同时相应改变积分限,然后对新变量积分.
例5、求
解:令,则,,当时,;当时,。所以===。
练习: 计算:(1).(2).
解:(1)令,则.当时,;当时,.故 .
显然,这个定积分的值就是圆在第一象限那部分的面积.
(2)解法一 令,则.
当时,;当时,,于是.
解法二:也可以不明显地写出新变量,这样定积分的上、下限也不要改变.即.
作业:
1.求下列定积分:
(1);(2);(3);(4)
2.求下列定积分
(1), (2) ,(3) 。
答案:(1) (2) (3)
3.利用奇偶性计算下列定积分。
(1),(2),(3)。
答案: 2 (1)0,(2),(3)0,
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