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第第三三章章 一一元元函函数数积积分分学学
第第一一节节 不不定定积积分分
一、不定积分的概念和性质
1 、 原函数;如果 那么F(x)是f(x)的一个原函数。
如;
sinx
cosx,
所以sinx是cosx的一个原函数
sinx3
cosx,
所以sinx+3是cosx的一个原函数
2 、 不定积分;求函数f(x)的全体原函数,记作
3 、不定积分几何意义(忽略)
4 、原函数存在定理(忽略)
二、不定积分的性质(体现了微分和积分互为逆运算)
【例1】 的原函数是 【15年真题】
名师解答: B
名师解析:
【例2】
已知 ,则【03年真题】
名师解答: A
名师解析:
【例3】
已知 的一个原函数,则
【02,07年真题】
名师解析:
三、求不定积分
1 直接积分法;包括基本公式和性质
(1)基本公式
(2)基本性质【例4】 求不定积分
名师解析:
【例5】
【10年真题】
名师解析:
【例6】
【08年真题】
名师解析:
2、换元积分法
(1)第一换元积分法4 第一换元积分法(凑微分法)
g[(x)](x)dx
g x d x
g(u)du
F (u) C
F[(x)] C
【例7】
例 7 求不定积分 .
名师解析:
解 (2x1)1d0 x 1 (2x1)1d0(2x1)
2
1 1 u11
2x1u u10du C
2 2 11
u2x11
(2x1)11C.
22
【例8】 1
dx.
例 8 求不定分
名师解析: 32x
1 1 1
解 dx d(32x)
32x 232x
1 1
1
32xu du lnuC
2 u 2
1
u32x
ln32xC.
2
【例9】 【04年真题】
名师解析:xex2
dx
例 9 计算不定积分 .
解
xex2
dx
1
ex2 d(x2)
2
x 2 u 1 eudu 1 euC
2 2
1
ux 2 ex2 C.
2
【例10】
例 10 计算不定积分
名师解析:
1
1
解
x1x2dx(1x2)2d(1x2)
2
3
1
(1x2)2C.
3
注: 对变量代换比较熟练后,可省去
书写中间变量的换元和回代过程.
【例11】
名师解析:
【例12】
【15年真题】
名师解析:1
【例13】 s in
x
dx.
例 13 求不定积分
名师解析: x2
1
sin
x 1 1
解
dx sind
x2 x x
1
cosC.
x
【例14】
名师解析:
【例15】
【10年真题】
名师解析:【例16】 【15年真题】
名师解析:
(2) 第二换元积分法
解决对象;被积函数含有根号
解决思路;去掉根号
解决方法;简单根式代换
【例17】
1
dx
例 15 求不定积分 .
名师解析: x x
解令变量t x,则xt2(t0) ,
dx2td, t
从而微分
1 1
dx 2tdt
x x t2t
1
2 dt2ln|t1|C
t1
2ln(x1)C.
3 、 分部积分法解决对象(其中m, n都是正整数).
xnsimnx xncomsx
ensximnx encx omsx
xnemx xn(lxn)
xnarcmsixnxnarcmcxoxsnarcmt等ax.n
6 分部积分法
udv uvvdu
公式: = .
v
注意:(1) 要用凑微分容易求出
(2)
vdu
比udv容易求
【例18】已知 的一个原函数,求
【17年真题】
名师解析:
例 17 求不定积分 .
【例19】
【18年真题】
解一 令
名师解析:
x2
xcoxsdxcoxsd
2
.
x2 x2
coxs sinxd,x
2 2xcxodsxxsdxin
解二
xsxinsxindx
xsxcixnCo. s
【例20】 【04年真题】
名师解析:
【例21】
xexdx
例 19 求不定积分 .
名师解析:
解 xexdxxdx e
xxeexdx
xxeexc
【例22】 【01年真题】
名师解析:第第二二节节 定定积积分分
一、基本概念和基本性质
一、定积分的概念
1、 定积分的定义
n
b
f(x)dIxlimf()x,
i i
a 0
i1
其中 f(x)叫做被积函数,
f(x)dx
叫做被积表达式,
x叫做积分变量,
[a,b]
叫做积分区间.
2 、定积分的存在定理(忽略)
3 、定积分的几何意义(重点);求曲边梯形的面积
【例23】 用定积分表示阴影部分的面积
名师解析:2
Ax2dx
解 (1) ;
1
1
(2) A 1x2dx.
1
【例24】 用定积分的几何意义说明
例2 利用定积分的几何意义,说明
名师解析:
2
xdx2成立.
0
2
解 xdx的几何意义是由曲线
0
yx x2 y0
, , 围成的图形的面积S,如图所示
2
求得面积为S2,故 xdx2.
0
三、定积分的性质
4 、定积分的性质(只要关注这6条)
b
两点补充规定:(a) 当ab时, f(x)dx0;
a
(b) 当 ab 时, b f(x)dx a f(x)d. x
a b
b b b
性质1 [f(x)g(x)d]fx(x)dgx(x)d. x
a a a
b b
k(xf)dkxf(x)d,x
性质2 (k为常数).
a a
b c b
f(x)dxf(x)dxf(x)dx
性质3 .
a a c
性质4 :如果被积函数是奇函数,积分区间是对称的,定积分为0
【例25】【05,06,08年真题】
名师答案: 0
名师解析: 常数的导数为0
【例26】
【06,08,03年真题】
名师答案: 0
名师解析: 积分区间是对称区间,被积函数是奇函数,结果为0
【例27】如果f(x)>0 ,则
【17年真题】
名师答案: A
名师解析: 根据定积分的定义
二、牛顿——莱布尼茨公式
四、积分上限的函数及其导数
1 积分上限函数
x
(x)f(t)dt
a
若函数 f(x)在区间[a,b]上连续,则函数
(x)( x f(t)d)tf x
a
【例28】设函数
【14年真题】
名师解析:【例29】
例 4 求 .
名师解析:
d
5
(t2et)dt
解
dxx
d
x
(t2et)dt
dx 5 .
(x2ex)
【例30】
1
x
limln(1t)dt
例 5 求 .
名师x解析0: x 0
1x
解 limln(1t)dt
x0x0
x
ln(1t)dt
0
lim
x0 x
limln(1x)
0.
x0
五、牛顿—莱布尼兹公式
2 、牛顿——莱布尼茨公式
F(x) f(x)
若函数 是连续函数 在
[a,b]
区间 上的一个原函数,则
b f(x)dF(xx) b FbFa .
a a
三 、定积分的换元积分法和分部积分法(忽略 )【例31】 则k= 【17年真题】
名师解答: C
名师解析:
【例32】 【15年真题】
名师解析:
【例33】
【06年真题】
名师解析:
【例34】
名师解析:例 9 设
求
2 1 2
f(x)dxf(x)dxf(x)dx
解
0 0 1
1 2
6.
2xdx5dx
0 1
【例35】
名师解析:
【例36】
【17年真题】
名师解析:【例37】
名师解析:
2 xex2 dx 1 2 ex2d2x
解二
0 20
x2,u4
令
ux2
x0,u0
1 4
eudu
20
1
e41
2
【例38】
例 15 计算 .
名师解析:
e
lnxdx
解
1
1
e
e e
xlnxxdxex1
.
1 1 x 1
【例38】
名师解析:例 16 计算 .
解 xsixndxx(dcox) s
0 0
x(cx)o(scx)doxs
00
sxin
.
0
六、广义积分
四 、无穷区间上的反常积分
f(x)dF(xx)|F()F(a)
a
a
b
f(x)dF(xx)|bF(b)F()
f(x)dF(xx)|F()F()
【例39】
例 17 计算广义积分 .
名师解析:
exdx
ex
解 = 0
0
(ee0)
(01)
=1
【例40】
【17年真题】
名师解析:第第三三节节 定定积积分分的的应应用用
一、求平面图形的面积
1,利用定积分的几何意义
2,利用微元法
(1)根据具体问题,选取一个积分变量,
x
如 为积分变量,在它的变化区间
[a,b]取一个区间微元 [x,xd] , x
dUf(x)dx
求出面积的近似值
dUf(x)dx
(2)根据 写出
b b
UdUf(x)d x
a a
【例例411】 求由
y2x和 yx2
所围成的图形的面积.
y
y2 x
y x2
O x xdx 1 x
图 5 55
名师解析:
d(Axx2)dx
解 面积微元:
1
A(xx2)dx
所求面积:
0
1 1
2 3 x3
.
x2
3 3 3
0
y22x yx4
例2求曲线 与 所围图形的面积.
【例42】y y x 4
y22x
y dy (8,4)
y
O x
(2,2)
图 556
名 师解析:
y22x
解由方程组 得两条曲线
yx4
的交点坐标为A(2,2)B(,8,4),
y y[2,4]
取 为积分变量, .
将两曲线方程分别改写为
1
xy2及xy4得所求面积为
2
A 4 (y4 1 y2)d y
2 2
( 1 2 y24y 1 6 y3)4 2 18 .
【例43】
例4 求由曲线
yx2 与y2xx2
所围图形的面积.
y y x2
A (1,1)
y 2xx2
o 1 2 x
图5.10
名师解析:
yx2
解 由方程组 y2xx2,得两条曲线
x
的交点为O(0,0)A(,1,1),取 为积分变量,
x[0,1].由公式得
1
A(2xx2x2)dx
0
2 1
[x2 x3]1
3 0 3 .【例44】
x
例 6 求曲线
yx2,y(x2)2
与 轴
围成的平面图形的面积.
y
y x2
y (x2)2
O 2 x
名师解析:
yx2,
解由 得两曲线交点(1,1).
y(x2)2,
x
x[0,2]
取 为积分变量, ,所求面积
1 2
Ax2dx(x2)2dx
0 1
1 2
x3 (x2)3 2 .
3 3 3
0 1
二 、求旋转体的体积
dV f(x)2 dx
体积元素为
V b fx 2 dx
所求体积为
a
【例45】求由曲线
所围成的图形绕x轴旋转一周所得体积
y
y x2 1
1
O 1 x
名师解析:
【例46】
x2 y2
1
例10 计算由椭圆 围成的平面图形
a2 b2
绕x轴旋转而成的旋转椭球体的体积.
y
b
O x a x
xdx
名师解析:【例47】求由曲线
所围成的图形绕x轴旋转一周所得体积
y
yx2
(0,2)
(1,1) (1,1)
(0,0) x
y2 x2
名师解析:
【例48】曲线 所围成的图形 【09年真题】
1、求所围成的面积
2 、 求此图形绕y轴旋转一周所得体积
名师解析:【例49】设D是曲线y=x2和直线y=x所围成的有界平面图形,求D绕x轴旋转一周所得旋
转体的体积
【16年真题】
名师解析:
【例50】求曲线y=x3与直线y=x所围成的面积
【15年真题】
名师解析: