石素瑋
【摘要】定積分的計(jì)算方法在積分學(xué)中具有重要的地位,其計(jì)算方法和技巧也非常豐富,切實(shí)掌握求積分的方法很有必要.本文系統(tǒng)地歸納和分析了定積分的計(jì)算方法,有助于提高學(xué)生定積分的計(jì)算能力.
【關(guān)鍵詞】定積分;被積函數(shù);積分區(qū)間;計(jì)算方法
【基金項(xiàng)目】福建省自然科學(xué)基金計(jì)劃項(xiàng)目(2018J01101);廈門大學(xué)嘉庚學(xué)院橫向科研項(xiàng)目(JGH2017022);漳州市科技計(jì)劃項(xiàng)目(2018G0201).
定積分是微積分三大基本運(yùn)算之一,也是計(jì)算重積分、曲線積分和曲面積分的基礎(chǔ).本文對(duì)定積分的常規(guī)計(jì)算方法——定義法、Newton-Leibniz公式法、換元積分法、分部積分法等,進(jìn)行歸納并分析各種方法的用途和注意事項(xiàng),方便學(xué)生在計(jì)算定積分時(shí)進(jìn)行方法的選擇,從而提高計(jì)算效率,開拓解題思路,提高計(jì)算定積分的能力.
下面我們主要講解定積分在計(jì)算過程中通常所使用的方法.
一、利用定義計(jì)算定積分
按定積分的定義,不一定要將區(qū)間n等分,只要最長(zhǎng)的小區(qū)間長(zhǎng)度趨于零即可.
由例1可知,通過求積分和的極限來計(jì)算定積分一般來說是比較困難的.
二、利用幾何意義計(jì)算定積分
定積分的幾何意義:設(shè)函數(shù)f(x)定義在區(qū)間[a,b]上,若f(x)≥0,則∫baf(x)dx表示由連續(xù)曲線y=f(x)與直線x=a,x=b,x軸所圍成的曲邊梯形的面積S;若f(x)≤0,則∫baf(x)dx等于該曲邊梯形的面積的相反數(shù)∫baf(x)dx=-S.
三、利用Newton-Leibniz公式計(jì)算定積分
該方法的關(guān)鍵是容易找到被積函數(shù)的原函數(shù),這樣就可以直接計(jì)算,如果被積函數(shù)的原函數(shù)不容易找到,則可借鑒以下計(jì)算方法.
四、利用換元積分法和分部積分法計(jì)算定積分
(一)湊微分
(二)被積函數(shù)含有無理因子時(shí)
(三)三角代換
(四)分部積分法
五、利用倒代換計(jì)算定積分
當(dāng)被積函數(shù)分母所含多項(xiàng)式的次數(shù)明顯高于分子所含多項(xiàng)式的次數(shù)時(shí),可采用倒代換,即令x=1t.
綜上所述,定積分的計(jì)算有很強(qiáng)的靈活性,形式多樣,對(duì)于具體的函數(shù)的積分,我們只能通過具體問題具體分析,再通過嘗試求出定積分的值.
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