内容正文:
第4节 定积分的概念及简单应用
[考试要求]
了解定积分的实际背景,了解定积分的基本思想,了解定积分的概念.
课前预习 巩固主干知识
a与b
f(x)
x
f(x)dx
3.定积分的几何意义
F(b)-F(a)
[重要结论]
1.定积分的几何意义与曲边梯形的面积有关,但要注意:面积非负,而定积分的结果可以为负.
1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”).
(2)定积分一定是曲边梯形的面积.( )
(4)加速度对时间的积分是路程.( )
√
×
×
×
C
C
4.(2022·贵州凯里一中三模)某物体以速度v=3t2-2t+2(t的单位:s,v的单位:m/s)
做变速直线运动,则该物体在0≤t≤2这段时间经过的路程为 m.
答案:8
课堂突破 提升素养能力
考点一 定积分的计算
B
1.运用微积分基本定理求定积分的注意点
(1)对被积函数要先化简,再求积分;
(2)若被积函数为分段函数,依据定积分“对区间的可加性”,先分段积分再求和;
(3)对于含有绝对值符号的被积函数,要先去掉绝对值符号再求积分.
2.根据定积分的几何意义,可利用面积求定积分.
考点二 定积分的几何意义
1.利用定积分求曲边梯形面积的基本步骤
画草图、解方程得积分上、下限,把面积表示为已知函数的定积分(注意:两曲线的上、下位置关系,分段表示的面积之间的关系).
2.根据图形的特征,选择合适的积分变量,利用定积分的性质和几何意义简化计算.
答案:(1)D
考点三 定积分在物理中的应用
[例2] (1)(2022·黑龙江齐齐哈尔三模)弹簧所受的压缩力F(单位:N)与缩短的距离l(单位:m)按胡克定律F=kl计算,如果10 N的力能使得弹簧压缩10 cm,那么把弹簧从平衡位置压缩10 cm(在弹性限度内)要做功( )
A.0.5 J B.5 J C.10 J D.50 J
定积分在物理中的应用
(2)一物体在力F(x)=3x2-2x+5(力单位:N,位移单位:m)作用下,沿与力F(x)相同的方向由x=5 m直线运动到x=10 m处做的功是( )
A.925 J B.850 J C.825 J D.800 J
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1.定积分的概念
如果函数f(x)在区间[a,b]上连续,用分点a=x0<x1<…<xi-1<xi<…<xn=b将区间[a,b]等分成n个小区间,在每个小区间[xi-1,xi]上任取一点ξi(i=1,2,…,n),作和式f(ξi)Δx=·f(ξi),当n→∞时,上述和式无限接近某个常数,这个常数叫做函数f(x)在区间[a,b]上的定积分,记作f(x)dx,即f(x)dx= f(ξ i).
在f(x)dx中, 分别叫做积分下限与积分上限,区间[a,b]叫做积分区间,函数 叫做被积函数, 叫做积分变量, 叫做被积式.
2.定积分的性质
(1)kf(x)dx=kf(x)dx(k为常数).
(2)[f1(x)±f2(x)]dx=f1(x)dx± f2(x)dx.
(3)f(x)dx=f(x)dx+f(x)dx(其中a<c<b).
条件
f(x)dx的几何意义
f(x)≥0
表示由直线x=a,x=b,y=0及曲线y=f(x)所围成的曲边梯形的面积
f(x)<0
表示由直线x=a,x=b,y=0及曲线y=f(x)所围成的曲边梯形的面积的相反数
f(x)在[a,b]
上有正有负
表示位于x轴上方的曲边梯形的面积减去位于x轴下方的曲边梯形的面积
4.微积分基本定理
一般地,如果f(x)是区间[a,b]上的连续函数,并且F′(x)=f(x),那么f(x)dx=
,这个结论叫做微积分基本定理,又叫做牛顿-莱布尼茨公式.
为了方便,常把F(b)-F(a)记作 ,即f(x)dx=F(x)=F(b)-F(a).
F(x)
2.设函数f(x)在闭区间[-a,a]上连续,有
(1)若f(x)是偶函数,则f(x)dx=2f(x)dx;
(2)若f(x)是奇函数,则f(x)dx=0.
(1)设函数y=f(x)在区间[a,b]上连续,则f(x)dx=f(t)dt.( )
(3)若f(x)dx<0,那么由曲线y=f(x),x=a,x=b以及x轴所围成的图形一定在x轴下方.( )
解析:所围成图形的面积S=-cos xdx=-sin x=-(sin-sin)=2.故选C.
2.(教材改编题)由曲线y=cos x,x=,x=,y=0所围成图形的面积为( )
A.2π B.π C.2 D.1
解析:(ex+ax)dx=(ex+x2)=e-.故选C.
3.(2022·贵州铜仁