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积分上限函数_定积分的基本计算方法

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全栈程序员站长
发布2022-09-20 10:21:42
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发布2022-09-20 10:21:42
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文章被收录于专栏:全栈程序员必看

大家好,又见面了,我是你们的朋友全栈君。

设函数 f(x) 在区间 [a,b] 上可积,对任意的 x \in [a,b],做变上限积分

\Phi (x) = \int_{a}^{x}f(t)dt

这个积分称为函数 f(x) 的积分上限函数。

f(x) > 0\Phi (x) 在几何上表示为右侧邻边可以变动的曲边梯形的面积。

性质1:函数 \Phi (x) 在区间 [a,b] 上连续

直观上看,当 f(x) > 0\Phi (x) 代表的是图形在区间 [a,x] 上的面积,很明显,面积随 x 的变化是连续的。

使用 \lim_{\Delta x\rightarrow 0}\Delta y = 0 来证明。

\Delta y = \Phi(x + \Delta x) – \Phi(x) = \int_{x_{0}}^{x + \Delta x}f(t)dt – \int_{x_{0}}^{x}f(t)dt = \int_{x}^{x + \Delta x}f(t)dt

因为 f(x)[a,b] 上可积,所以 f(x)[a,b] 上有界,设 |f(x)| \leq M,于是

|\Delta y | = |\int_{x}^{x + \Delta x}f(t)dt \;| \leq \int_{x}^{x + \Delta x}|f(t)|dt \leq M\cdot \Delta x

由夹逼准则可得

\lim_{\Delta x\rightarrow 0}\Delta y = 0

性质2:若函数 f(x) 在区间 [a,b] 上连续,则 \Phi (x) 在区间 [a,b] 上可导,且 \Phi^{‘}(x) = f(x)

由 1 可知:

\Delta y = \int_{x}^{x + \Delta x}f(t)dt

再由定积分中值定理,得

\Delta y = \int_{x}^{x + \Delta x}f(t)dt = f(\xi)\cdot \Delta x

所以有

\lim_{\Delta x\rightarrow 0}\frac{\Delta y}{\Delta x} = \lim_{\Delta x\rightarrow 0}\frac{f(\xi)\cdot \Delta x}{\Delta x} = \lim_{\Delta x\rightarrow 0}f(\xi) = f(x)

故:变上限积分函数是 f(x) 的一个原函数。

可以看出,当 f(x) > 0\Phi(x) 在某一点的函数值就是 f(x) 在该点左侧图形的面积。

f(x) 的任意一个原函数 F(x) 满足,每一个原函数之间都相差一个常数 C

F(x) = \Phi(x) + C

发布者:全栈程序员栈长,转载请注明出处:https://javaforall.cn/167447.html原文链接:https://javaforall.cn

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