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定积分的精确定义(重排版)

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fem178
发布2020-07-09 11:14:50
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发布2020-07-09 11:14:50
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如图1所示,定积分

I= \int_a^b f(x)dx

表示区域的面积R.

绝大多数情况下,R是不规则几何图形,为了方便计算,用矩形来逼近不规则的区域。这样就会产生误差。采用更多的矩形使得误差尽可能小,如图2所示。

如图3所示,若函数

f(x)

在区间

[a,b]

上有定义,在

[a,b]

上任取

n-1

个分点

x_i(i=1,2,3,...,n-1)

,设

x_0=a ,x_1=b

,

x_0 < x_1 < x_2 < ... < x_{n-1} < x_n

\Delta x_i = x_i-x_{i-1}, (i=1,2,3,...,n)

, 并任取

\xi_i \in [x_{i-1},x_i]

.记

\lambda = \max { \lbrace \Delta x_i \rbrace } , (i=1,2,3,...,n)
\lim\limits_{x\rightarrow\infty} \sum_{i=1}^n f(\xi_i) \Delta x_i

存在且与

x_i,\xi_i

的取值无关,则称函数

f(x)

在区间

[a,b]

上可积,即

\int_a^b f(x)dx =\lim\limits_{\lambda\rightarrow 0} \sum_{i=1}^n f(\xi_i) \Delta x_i

或者

\int_a^b f(x)dx =\lim\limits_{n\rightarrow \infty} \sum_{i=1}^n f(a+\frac{b-a}{n}i ) \frac{b-a}{n}
\int_a^b f(x)dx =\lim\limits_{n\rightarrow \infty} \sum_{i=1}^n f(a+\frac{b-a}{n}i ) \frac{b-a}{n}

(1)区间

[x_{i-1},x_i]

长度可以是任意的,并不需要均匀划分,而

f(\xi_i)

在子区间的取值也是任意的,可以在端点,也可以在区间内部。

(2)若函数

f(x)<0

,曲边梯形在

x

轴下方,面积就是负的,即定积分的值是负的。

(3)当我们说到“

a

b

上的定积分”时,不要总认为

a<b

,事实上,

a>b

的情形也是可以的,只不过注意

a<b

时,

dx>0

。而

a>b

时,

dx<0

定积分的精确定义由德国数学家黎曼(Bernhard Riemann)给出,故这种积分又称黎曼积分。

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原始发表:2020-07-08,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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