高数求积分公式过程

WPS表格中我们需要添加高等数学積分公式的时候,应该怎么进行操作呢一起来了解下吧。

1、在计算机桌面的Wps表格图标上双击鼠标左键将其打开运行。如图所示;

2、在咑开的Wps表格程序窗口打开“插入”菜单选项卡,并点击插入工具栏中的“公式”选项按钮如图所示;

3、点击公式选项后,会打开“公式编辑器”对话框如图所示;

4、在公式编辑器对话框中,选择带上标和下标极限的定积分如图所示;

5、接着输入参数,公式完成如圖所示;

6、参数输入好以后,直接关闭编辑器公式会自动插入到之前光标定位到的地方。如图所示;

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在上节中我们学到了有关定积分嘚概念及六大性质今天我们学习有关定积分的基本公式,举个简单的列子如果被积函数是一个二次幂函数f(x)=x^2,但是直接按定义来计算它嘚定积分已经不是很容易的事如果被积函数是其他复杂的函数,其困难就更大了因此我们必须去寻求计算定积分的新方法。

首先我们看下在实际生活中存在哪些定积分呢下面先从实际问题中去寻找解决问题的线索。为此我们对变速直线运动中遇到的位置函数s(t)及速度函数v(t)之间的联系作进一步研究。

一.变速直线运动中位置函数与速度函数之间的联系

有一物体在一直线上运动在这直线上取定原点、正向忣长度单位,使它成一数轴设时刻t时物体所在位置为s(t),速度为v(t)(为了讨论方便起见,可以设v(t)≥0)

从第一讲知道:物体在时间间隔[T1,T2]内经过的路程可以用速度函数v(t)在[T1,T2]上的定积分

来表达;另一方面,这段路程又可以通过位置函数s(t)在区间[T1,T2]上的增量

来表达由此可见,位置函数s(t)与速度函数v(t)の间有如下关系:

因为s'(t)=v(t)即位置函数s(t)是速度函数v(t)的原函数,所以关系式(1)表示速度函数v(t)在区间[T1,T2]上的定积分等于v(t)的原函数s(t)在区间[T1,T2]上的增量

上述從变速直线运动功能的路程这个特殊问题中得出来的关系,在一定条件下具有普遍性事实上,我们将在第三节中证明如果函数f(x)在区间[a,b]仩连续,那么f(x)在区间[a,b]上的定积分就等于f(x)的原函数(设为F(x))在区间[a,b]上的增量

二.积分上限的函数及其导数

设函数f(x)在区间[a,b]上连续,并且设x为[a,b]上一点我们来考察f(x)在部分区间[a,x]上的定积分

首先,由于f(x)在[a,x]上仍旧连续因此这个定积分存在。这里x既表示定积分的上限,又表示积分变量因為定积分与积分变量的记法无关,所以为了明确起见,可以把积分变量改用其他符号列如用t表示,则上面的定积分可以写成

如果上限x茬区间[a,b]上任意变动那么对于每一个取定的x值,定积分有一个对应值所以它在[a,b]上定义了一个函数,记作φ(x):

这个函数φ(x)具有下面定理1所指絀的重要性质

证:若x∈(a,b),设x获得增量△x其绝对值足够地小,使得x+△x∈(a,b),则φ(x)如图2在x+△x处的函数值为

再应用积分中值定理即有等式 △φ=f(c)△x

这里,c在x与x+△x之间把上式两端各除以△x,得到函数增量与自变量增量的比值

由于假设f(x)在[a,b]上连续而△x→0时,c→x,因此当△x→0时limf(c)=f(x)。于是令△x→0对上式两端取极限时,左端的极限也应该存在且等于f(x)这就是说,函数φ(x)的导数存在并且

定理1证毕,这个定理指出了一个重要結论:连续函数f(x)取变上限x的定积分然后求导其结果还原为f(x)本身,联想到原函数的定义就可以从定理1推知φ(x)是连续函数f(x)的一个原函数。洇此我们引出如下的原函数的存在定理

就是f(x)在[a,b]上的一个原函数。

这个定理的重要意义是:一方面肯定了连续函数的原函数是存在另一方面初步揭示了积分学中的定积分与原函数之间的联系。因此我们就有可能通过原函数来计算定积分。

三.牛顿-莱布尼茨公式

这就是著名嘚也是在求定积分不可或缺的牛顿-莱布尼茨公式接下来次公式有如下推广

注意:在在这里强调两点:第一,根据定义计算定积分是很困難的牛顿-莱布尼茨公式把求定积分化为求原函数的该变量,从而为连续函数的定积分来计算提供了一种简捷的方法;第二变上限积分萣理5.1-(2)推论中,表明φ(x)为f(x)的原函数这说明连续函数的原函数一定存在。

这里有两个列题大家练习下可以对定积分的性质及定义有着更加具体的理解

分析:在区间[-1,√3]连续,先求出原函数再套用定积分公式就可以了再看下面这个题

分析:能否正确理解定积分的性质,这道题目你做对了吗不得不说,小编在做这一题的时候答案也是π/2.当时拿到题目直接就做了也没想很多,而且做完之后还自我感觉良好最後错了之后还计算了好多次,仍然得到的答案是π/2一定要注意在arctan1/x在x=0不连续,且x=0不是arctan1/x的可去间断点从而arctan1/x不是d(arctan1/x)/dx在区间[-1,1]上的一个原函数。这僦是对于定积分的计算的前提条件-牛顿莱布尼茨公式(满足的两个条件)

在使用牛顿-莱布尼茨公式前需看好题目是否满足这两个条件:1.f(x)在[a,b]上连續;2.F(x)是f(x)在[a,b]上的一个原函数

定积分的基本公式到这里就结束了,讲解的比较细致希望大家认真的看下去,如有不明白的或者小编出错的鈳以随时在下方留言小编看到会第一时间回复,整理不易讲解不易,多多收藏并分享下感谢。

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回顾下上节课我们学习了不定积汾的基本概念基本积分表及基本性质

但是利用基本积分表与积分的性质,所能计算的不定积分非常有限因此有必要进一步来研究不定積分的求法,本节把复合函数的微分法反过来用于求不定积分利用中间变量的代换,得到复合函数的积分法称为换元积分法,简称换え法换元法通常分为两类,下面先讲第一类换元法

如果u是中间变量,u=φ(x),且设φ(x)可微那么,根据复合函数微分法有

从而根据不定积分嘚定义就得

定理1:设f(u)具有原函数u=φ(x)可导,则有换元公式

将所求积分∫φ(x)dx表成∫f[φ(x)]φ'(x)dx就是凑微分过程然后就是换元,也就是将积分变量x換成u;最后是求原函数实际上就是∫f[φ(x)]φ'(x)dx不好求,而∫f(u)du好求所以先求出后一个不定积分;最后再将变量u换成x。当熟练掌握这一方法后可以不必引入变量u.

由此定理可见,虽然∫f[φ(x)]φ'(x)dx是一个整体的记号但从形式上看,被积表达式中的dx也可当作变量x的微分来对待从而微汾来对待,从而微分等式φ'(x)dx=du可以方便地应用到被积表达式中来我们在上节第一题目中已经这样用了,那里把积分∫F'(x)dx,记作∫dF(x),就是按微分F'(x)dx=dF(x),把被积表达式F'(x)dx.记作dF(x)

如何应用公式(1)来求不定积分设要求∫g(x)dx,如果函数g(x)可以化为g(x)=f[φ(x)]φ'(x)的形式那么

这样,函数g(x)的积分即转化为函数f(u)的积分如果能求得f(u)的原函数,那么也就得到了g(x)的原函数

几种常用的凑微分形式:

上面所举的列子可以使我们认识到公式(1)在求不定积分中所起的作鼡,像复合函数的求导法则在微分学中一样公式(1)在积分学中也是经常使用的,但是利用公式(1)来求不定积分一般却比利用符合函数的求導法则求函数的导数要来的困难,因为其中需要一定的技巧而且如何适当的选择变量代换u=φ(x)没有一般规律可循,因此需要掌握换元法除了熟悉一些典型的列子外,还要做较多的练习才行

上述各列用的都是第一类换元法,即形如u=φ(x)的变量代换吗下面介绍另一种形式的變量代换x=φ(t),即所谓第二类换元法。

上面介绍的第一类换元法是通过变量代换u=φ(x),将积分∫f[φ(x)]φ'(x)dx化为积分∫f(u)du

下面将介绍的第二类换元法是,適当地选择变量代换x=φ(t),将积分∫f(x)dx化为积分∫f[φ(t)]φ'(t)dt这是另一种形式的变量代换,换元公式可表达为

这公式的成立是需要一定条件的首先,等式右边的不定积分要存在即f[φ(t)]φ'(t)dt有原函数;其次,f[φ(t)]φ'(t)dt求出后必须用x=φ(t)的反函数t=φ^(-1)(x)代回去为了保证这反函数存在而且是可导嘚,我们假定直接函数x=φ(t)在t的某一个区间(这区间和所考虑的x的积分区间相对应)上是单调的可导的,并且φ'(t)=0

归纳上述我们给出下面的定悝

定理2 设x=φ(t)是单调的,可导的函数并且φ'(t)≠0.又设f[φ(t)]φ'(t)具有原函数,则有换元公式

注意:与第一类换元积分法相反第二类换元积分法就昰由于积分∫f(x)dx不便计算,而改求∫f[φ(t)]φ'(t)dt关键是:如何选择变量替换。

今天的2种不定积分换元积分法到这里就结束了,列题整理的不是佷多在后续会专抽出时间为大家讲解例题及题型,题目还是要多做如果能把所出现的题型都掌握及解题思路和方法,基本上积分学一嶂问题不大。

加油吧小伙伴们,及时收藏并分享下让更多的人学习,帮助别人就是帮助自己

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