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1、§1定積分的概念在很多數(shù)學(xué)和物理問題中,經(jīng)常需要求一類特殊的和式的極限,這類特殊的和式的極限問題導(dǎo)出了定積分的概念.三個(gè)典型問題1.設(shè)求曲邊梯形A的面積S(A),其中yxO2.已知質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的速度為,求從時(shí)3.已知非勻速分布線狀物體的密度函數(shù)求線狀物體的質(zhì)量m.顯然,這就是說,在“常值”、“均勻”、“不變”的情況下,刻a到時(shí)刻b,質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路程s.可以用簡單的乘法進(jìn)行計(jì)算.而現(xiàn)在遇到的問題以下我們以求曲邊梯形的面積為例,把這類問題中心思想:是“非常值”、“不均勻”、“有變化”的情形,如何來解決這些問題呢?合理地
2、歸為一類特殊的和式的極限.把曲邊梯形看作許許多多小的曲邊梯形之和,每個(gè)小曲邊梯形面積,可近似地用矩形的面積來替代,雖然為此會(huì)產(chǎn)生誤差,但當(dāng)分割越來越細(xì)的一分為二yxO時(shí)候,矩形面積之和就越來越接近于曲邊梯形面積.一分為四yxO一分為八yxO一分為nyxO可以看出小矩形面積之和越來越接近于曲邊梯形的面積.過程呢?可以分三步進(jìn)行.1.分割:把曲邊梯形A分成n個(gè)小曲邊梯形a即在上找到個(gè)分點(diǎn)如何嚴(yán)格地定義這一越來越逼近曲邊梯形面積的2.近似:3.逼近:不管分割多么細(xì),小曲邊梯形終究不是S總有差別.當(dāng)分割越來越細(xì)時(shí),和
3、式問題是:越細(xì)?就會(huì)越來越小.下面依次討論這兩個(gè)問題.與曲邊梯形的面積矩形,因此黎曼和來表示分割T越來越細(xì),因?yàn)榭赡苣承┑拈L度不趨于0.就能保證分割越來越細(xì).總結(jié)以上分析,下面給出定積分定義.對于另外兩個(gè)實(shí)際問題,也可類似地歸結(jié)為黎曼和給定的能夠找到的極限.定義1并稱J為f在[a,b]上的及任意定積分,記作注1列極限,也不是函數(shù)極限.注2中,我們把小曲邊梯形近似看作矩形時(shí),顯然要求因此定積分既不是數(shù)關(guān)于定積分定義,應(yīng)注意以下幾點(diǎn):f(x)在每個(gè)小區(qū)間[xi–1,xi]上變化不大,這相當(dāng)于要求f(x)有某種程度
4、上的連續(xù)性.[a,b]上的一致連續(xù)性,可證f(x)在[a,b]上可積.下面舉例來加深理解用定義求定積分的方法.解例1存在.為方便起見,令以后將知道f(x)在[a,b]上連續(xù)時(shí),利用f(x)在則此時(shí)黎曼和的極限化為的極限.于是注這里利用了連續(xù)函數(shù)的可積性.因?yàn)榭煞e,所以可取特殊的分割(等分)和特殊的介點(diǎn)