微积分基本定理123课件.ppt
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- 微积分 基本 定理 123 课件
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1、1.6 微积分基本定理bxxxxxann1210,1iiixx任取niixf1)(做和式:常数)且有,(/)(lim10Anabfniin复习:复习:1、定积分是怎样定义?定积分是怎样定义?设函数设函数f f(x x)在)在aa,bb上连续,在上连续,在aa,bb中任意插入中任意插入n-1n-1个分点:个分点:把区间a,b等分成n n个小区间,个小区间,,1iixx在每个小区间./)(1nabfniibadxxf)(则,这个常数则,这个常数A称为称为f(x)在在a,b上的上的定积分定积分(简称积分简称积分)记作记作nfdxxfniiba/a)-b)(lim)(A10n(即xfSii)(被积函数
2、被积函数被积表达式被积表达式积分变量积分变量积分区间积分区间,ba积分上限积分上限积分下限积分下限nfdxxfniiba/a)-b)(lim)(A10n(即积分和积分和 1、如果函数如果函数f(x)在)在a,b上连续且上连续且f(x)0时,那么:时,那么:定积分定积分 就表示以就表示以y=f(x)为曲边的曲边梯形面积)为曲边的曲边梯形面积。badxxf)(2、定积分定积分 的数值在几何上都可以用曲边梯的数值在几何上都可以用曲边梯形面积的代数和来表示。形面积的代数和来表示。badxxf)(1S2S3S321SSSdxxfba )(复习:复习:1、定积分的几何意义是什么?、定积分的几何意义是什么?
3、定积分的简单性质定积分的简单性质(1)()()()bbaakf x dxkf x dxk为常数1212(2)()()()()bbbaaaf xfx dxf x dxfx dx(3)()()()(acb)bcbaacf x dxf x dxf x dx 由定积分的定义可以计算 ,但比较麻烦(四步曲),有没有更加简便有效的方法求定积分呢?12013x dx 一、引入利用利用几何意义几何意义可以求部分定积分,但是局限性很可以求部分定积分,但是局限性很大,对于大部分的定积分来说还是求不出来。大,对于大部分的定积分来说还是求不出来。一个作变速直线运动的物体的运动规律一个作变速直线运动的物体的运动规律S
4、SS(t)S(t)。由导数的概念可以知道,它在。由导数的概念可以知道,它在任意时刻任意时刻t t的速度的速度v(t)v(t)S S(t)t)。设这个。设这个物体在时间段物体在时间段a a,b b内的位移为内的位移为S S,你,你能分别用能分别用S(t)S(t),v(t)v(t)来表示来表示S S吗?吗?从中你从中你能发现导数和定积分的内在联系吗?能发现导数和定积分的内在联系吗?问题问题从从导数导数角度来看:角度来看:如果已知该变速直线运动的路程如果已知该变速直线运动的路程函数为函数为s=ss=s(t t),则在时间区间,则在时间区间 a,ba,b 内物体的位移为内物体的位移为s s(b b)s
5、s(a a),所以有所以有 ).()(d)(asbsttvba由于由于 ,即,即s s(t t)是是v v(t t)的原函数,这就是的原函数,这就是说,定积分说,定积分 等于被积函数等于被积函数v v(t)t)的原函数的原函数s s(t t)在区间在区间 a,ba,b 上的增量上的增量s s(b b)s s(a a).).s s(t t)=v v(t t)b ba av(t)dtv(t)dt 从从定积分定积分角度来看:角度来看:如果物体运动的速度函数为如果物体运动的速度函数为v=vv=v(t t),那么在时间区间,那么在时间区间 a,ba,b 内物体的位移内物体的位移s s可以用定可以用定积分
6、表示为积分表示为.d)(battvs 这个结论叫做这个结论叫做微积分基本定理微积分基本定理,又叫做牛顿又叫做牛顿莱布尼兹公式莱布尼兹公式.微积分基本定理:微积分基本定理:,f xa bF xf x 如如果果是是区区间间上上的的连连续续函函数数并并且且则则baaFbFxxf)()(d)()d.)()()bbaaF xF bF af x x 或或记记作作说明:说明:牛顿莱布尼茨公式提供了计算定积分的一种牛顿莱布尼茨公式提供了计算定积分的一种简便,有效的基本方法,简便,有效的基本方法,即即求定积分的值,只求定积分的值,只要求出被积函数要求出被积函数 f f(x x)的一个原函数的一个原函数F F(x
7、 x),然后,然后计算原函数在区间计算原函数在区间 a,ba,b 上的增量上的增量F F(b b)F F(a a)即即可可.该公式把计算定积分归结为求原函数的问题,该公式把计算定积分归结为求原函数的问题,揭示了导数与定积分之间的内在联系揭示了导数与定积分之间的内在联系nx1nnx 1x1lnxasin xcos xsin x cos xxexalnxaaxec0函数函数f(x)导函数导函数f(x)回顾:基本初等函数的导数公式回顾:基本初等函数的导数公式logax ln x被积被积函数函数f(x)原函数原函数F(x)新知:基本初等函数的原函数公式新知:基本初等函数的原函数公式ccxnx111nx
8、n sin xcosx sin x cos xxalnxaaxexe1xln x .dxx1x22;dxx11:131221计算下列定积分计算下列定积分例例,x1xln1因为解2121|xlndxx1所以.2ln1ln2ln ,x1x1,x2x222因为dxx1xdx2dxx1x23123131231312x1|x.32213119例例2 2:计算下列定积分计算下列定积分 解解()()b bb ba aa af f(x x)d dx x=F F(x x)|=F F(b b)-F F(a a)找出找出f(x)f(x)的原的原函数是关键函数是关键 dxx2111 3122xdx xx1ln 2ln
9、1ln2lnln12121 xdxxb bb ba aa a1 1公公式式1 1:d dx x=l ln nx x=l ln nb b-l ln na ax x 813222231312 xxdx练习练习1:_4_3_2_112131031010 dxxdxxxdxdx12141415banbannxdxx121 :公公式式例例1 1 计算下列定积分计算下列定积分 dxx10dxx102dxx1031、2、3、nxn n+1 1b bb ba aa ax x公公 式式 2 2:d d x x=|n n+1 1公式:公式:解:解:1、xx221)(21021121|212210210)(xdxx
10、解:解:2、2331xx)(31031131|3133103102)(xdxx解:解:3、3441xx)(41041141|4144104103)(xdxx【例题讲解例题讲解】例例2 2 计算下列定积分计算下列定积分 b bb ba aa a1 1公公式式1 1:d dx x=l ln nx x|x x公式:公式:解解1、21xx)(2112|11211212)()()(xdxx解解2、1lnx x)(2ln1ln2ln|ln21211)(xdxx解解3、dxxdxdxx21212121)21(dxx212dxx2111、2、3、dxx21)21(2121|)(ln2|xxdxxdx21211
11、212ln211ln2ln212)()(例例 4 4计算下列定积分计算下列定积分 原式原式33221111()dxdxdxdxxx333322221111=3x3x=3x3x解解:3 32 22 21 11 1(3x-)dx(3x-)dxx x211)xx 3232(x)=3x,(x)=3x,(3311176(31)()313x3 333 331111=x|=x|()()|()()bbaaf x dxF xF bF a基本初等函数的导数公式基本初等函数的导数公式11.(),()0;2.(),();3.()sin,()cos;4.()cos,()sin;5.(),()ln(0);6.(),();
12、17.()log,()(0,1);ln8.nnxxxxafxcfxfxxfxnxfxxfxxfxxfxxfxafxaa afxefxefxxfxaaxa 公式若则公式若则公式若则公式若则公式若则公式若则公式若则且公式若1()ln,();fxxfxx则返回返回|bacx11|1nbaxn+cos|bax-sin|bax定积分公式定积分公式6)()xxbxae dxee7)()lnaxbxxa dxaaa15)(ln)1baxxdxx1)()bacxccdx12)bnnnaxnxdxx3)(sin)coscosbaxdxxx 4)(cos)sinsinbaxdxxxln|bax|xbae|lnxb
13、aaa 一点通一点通求简单的定积分关键注意两点:求简单的定积分关键注意两点:(1)掌握基本函数的导数以及导数的运算法则,正确求解掌握基本函数的导数以及导数的运算法则,正确求解被积函数的原函数,当原函数不易求时,可将被积函数适当被积函数的原函数,当原函数不易求时,可将被积函数适当变形后再求解;变形后再求解;(2)精确定位积分区间,分清积分下限与积分上限精确定位积分区间,分清积分下限与积分上限例例3:计算下列定积分计算下列定积分2sin xdx20sin xdx0sin xdxxxsin)cos(解:2)0cos()cos(|cossin)1(0oxxdx2)cos()2cos(|cossin)2
14、(22xxdx0)0cos()2cos(|cossin)3(2020 xxdx我们发现:我们发现:定积分的值可取正值也可取负值,还可以是定积分的值可取正值也可取负值,还可以是0 0;(1 1)当曲边梯形位于)当曲边梯形位于x x轴上方时,定积分的值取正值;轴上方时,定积分的值取正值;sinyxyxo20sin xdx(2 2)当曲边梯形位于)当曲边梯形位于x x轴下方时,定积分的值取负值;轴下方时,定积分的值取负值;sinyxyxo22sin xdx(3 3)当曲边梯形位于)当曲边梯形位于x x轴上方的面积等于位于轴上方的面积等于位于x x轴下方轴下方的面积时,定积分的值为的面积时,定积分的值
15、为0 0得到定积分的几何意义:得到定积分的几何意义:曲边梯形面积的曲边梯形面积的代数和代数和。sinyxyxo220sin xdx定积分的几何意义定积分的几何意义设设()yf x 为为,a b上连续函数上连续函数.(1)(1)当当0()(,)f xxa b 时时,()baf x dx 为曲线为曲线0(),yf xxa xb y 围成的面积围成的面积.(2)(2)当当0()(,)f xxa b 时时,()baf x dx 为曲线为曲线0(),yf xxa xb y 围成的面积的相反数围成的面积的相反数(负面积负面积).).(3)(3)一般情形一般情形:()baf x dx 为曲线为曲线()yf
16、x 在在x x轴上方的正面积与轴上方的正面积与在在x x轴下方的负面积的代数和轴下方的负面积的代数和.abyx例例3 3 求求 解解.112dxx dxx 12112ln()|x .2ln2ln1ln 解解 面积面积xyo 0sin xdxA 0cos x.2 第二节第二节微积分基本定理:设函数设函数f(x)在区间在区间a,b上连续,并且上连续,并且F(x)f(x),则,则,baaFbFxxf)()(d)(这个结论叫这个结论叫微积分基本定理微积分基本定理(fundamental theorem of calculus),又叫,又叫牛顿牛顿莱布尼茨莱布尼茨公式公式(Newton-Leibniz
17、Formula).).()()(d)(aFbFxFxxfbaba或记作牛顿莱布尼茨公式nx1nnx 1x1lnxasin xcos xsin x cos xxexalnxaaxec0函数f(x)导函数f(x)回顾:基本初等函数的导数公式回顾:基本初等函数的导数公式logax ln x被积函数f(x)一个原函数F(x)新知:基本初等函数的原函数公式新知:基本初等函数的原函数公式ccxnx111nxn sin xcos x sin xcos xxalnxaaxexe1xln|x 练习:练习:_(1)xe1 12 20 02 22 21 12 22 2-1-12 21 1(1)(-3t+2)dt(1
18、)(-3t+2)dt1 1(2)(x+)dx=_(2)(x+)dx=_x x(3)(3x+2x-1)dx=_(3)(3x+2x-1)dx=_(4)dx=_(4)dx=_29/619e2-e+1被积函数为复合函数的定积分v求下列函数的原函数:xexf3)(xxf4sin)(2cos)(xxxf xexF331)(xxF4cos41)(2sin21)(xxF 2cos22cos1 2sin22cos1 22cos1cos2 22cos1sin2 2cos 22sincos 1cos22 2sin21 二倍角的余弦公式二倍角的余弦公式mxdx2sindxmx22cos1|)42sin21(mmxxm
19、xdx2cosdxmx22cos1|)42sin21(mmxx例例4:计算计算20(),f x dx2,01()5,12 xxf xx其中其中解解 20dx)x(f 102xdx 215dx102x 215x 6 12F(x)=2xY=5分段函数的定积分计算分段函数的定积分计算的解析式求且点是一次函数,其图象过、已知)(,1)(),4,3()(110 xfdxxfxf微积分与其他函数知识综合举例:微积分与其他函数知识综合举例:的最大值。求、已知)(,)2()(21022afdxxaaxaf练一练:练一练:已知已知f(x)=ax+bx+c,且且f(-1)=2,f(0)=0,的值求cbadxxf,
20、2)(101.微积分基本定理微积分基本定理)()()(aFbFdxxfba 三、小结被积函数f(x)一个原函数F(x)2.基本初等函数的原函数公式基本初等函数的原函数公式ccxnx111nxn sin xcos x sin xcos xxalnxaaxexe1xln|x牛顿v牛顿,是英国伟大的数学家、物理学家、天文学家和自然哲学家。1642年12月25日生于英格兰林肯郡格兰瑟姆附近的沃尔索普村,1727年3月20日在伦敦病逝。v 牛顿1661年入英国剑桥大学三一学院,1665年获文学士学位。随后两年在家乡躲避瘟疫。这两年里,他制定了一生大多数重要科学创造的蓝图。1667年回剑桥后当选为三一学院
21、院委,次年获硕士学位。1669年任卢卡斯教授直到1701年。1696年任皇家造币厂监督,并移居伦敦。1703年任英国皇家学会会长。1706年受女王安娜封爵。他晚年潜心于自然哲学与神学。v 牛顿在科学上最卓越的贡献是微积分和经典力学的创建。返回返回莱布尼兹莱布尼兹,德国数学家、哲学家,和牛顿同为微积分的创始人;1646年7月1日生于莱比锡,1716年11月14日卒于德国的汉诺威。他父亲是莱比锡大学伦理学教授,家庭丰富的藏书引起他广泛的兴趣。1661年入莱比锡大学学习法律,又曾到耶拿大学学习几何,1666年在纽伦堡阿尔特多夫取得法学博士学位。他当时写的论文论组合的技巧已含有数理逻辑的早期思想,后来
22、的工作使他成为数理逻辑的创始人。1667年他投身外交界,曾到欧洲各国游历。1676年到汉诺威,任腓特烈公爵顾问及图书馆的馆长,并常居汉诺威,直到去世。莱布尼兹的多才多艺在历史上很少有人能和他相比,他的著作包括数学、历史、语言、生物、地质、机械、物理、法律、外交等各个方面。返回返回11醉翁亭记 1反复朗读并背诵课文,培养文言语感。2结合注释疏通文义,了解文本内容,掌握文本写作思路。3把握文章的艺术特色,理解虚词在文中的作用。4体会作者的思想感情,理解作者的政治理想。一、导入新课范仲淹因参与改革被贬,于庆历六年写下岳阳楼记,寄托自己“先天下之忧而忧,后天下之乐而乐”的政治理想。实际上,这次改革,受
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