定积分与牛顿-莱布尼兹公式
简单定积分
对于简单的定积分,我们可以通过普通的分段求和来搞出来。例如:
这里的定积分的意义是“ 、 、 、 围成的图形的面积”。
做法:将 轴 分成 份,每份的宽度是 。考虑每一小块,第 小块的 坐标是 ,那么第 小块的 坐标就是 。
第 小块的面积是 。求和所有小块,即为:
故所求曲边梯形的面积就是 。
牛顿-莱布尼茨公式
面对着相当可恶的多项式,上面的搞法就会出问题。
因为 的计算公式我们知道,但是 的计算公式真是天知道。
所以前人提出了巧妙的方法——牛顿-莱布尼茨公式。
公式的核心思想是,积分和求导是互逆运算。这个东西可以用定义强行推出来,但是也许下面的式子会有一定启发: ,则 。
如何应用牛-莱公式?(下面的式子都省略 ) 若 为 的导数,则有:
例子:仍然用之前的 。令 ,脑补出它是 的导数。
那么 。
简单方便!于是我们的任务不再是分段求面积,而是从导数反推出原函数。
一般来说, 为多项式的很好推。
例题:求 。
解:令 ,脑补出原函数 。验算,成立。 那么 。
奇技淫巧
一般来说, 为根式就很难推出原函数。但是如果 有“猎奇的性质”,那么就可以从面积推积分。
例如:求 。显然这个东西相当难积,所以我们反其道而行之,求面积。
注意到 与 、 轴围成的图形恰为一个四分之一的圆,其面积是 。 故 。
总结
微积分博大精深。
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