5第五章定积分及其应用(2)

2018-12-17 15:58

不必像计算不定积分那样再要把?(t)变换成原来变量x的函数,而只要把新变量t的上下限分别代入?(t)中然后相减就行了. 例如:计算

?a0a?xdx (a?0)

22解:设x?asint,则dx?acostdt,当x?0时,t?0,当x?a时,t???2.

于是

?a0a?xdx?a2222??0costdt?2a2?2?20(1?cos2t)dt

a?1?2?a. ?t?sin2t???2?24?02.定积分的分部积分法

依据不定积分的分部积分法,可得

22?bau(x)v?(x)dx???u(x)v?(x)dx???u(x)v(x)??v(x)u?(x)dx?

??a??abbb??u(x)v(x)?a?简记作

?bav(x)u?(x)dx,

b?bauv?dx??uv?a??bavu?dx 或

?baudv??uv?a?b?bavdu .

这就是定积分的分部积分公式.

3.定积分的两个简便公式

(1)若f(x)在[?a,a]上连续且为奇函数,则上连续且为偶函数,则

??a?af(x)dx?0;若f(x)在[?a,a]

?a?af(x)dx?2?f(x)dx.

0a?(2)设 In??20sinxdx?n?20cosxdx,则

nn?1n?331?当n为正偶数时,In??????? ;

nn?2422当n为大于1的正奇数时,In?n?1n?342????? . nn?253六、无穷限的广义积分

1.函数在无穷区间[a,??)上的反常积分

设函数f(x)在区间[a,??)上连续,取t?a,如果极限limt????taf(x)dx存在,

则称此极限为函数f(x)在无穷区间[a,??)上的反常积分,记作

??ata???af(x)dx,即

?这时也称反常积分

f(x)dx?limt????f(x)dx,

???af(x)dx收敛;如果上述极限不存在,则函数f(x)在无穷区间

??a[a,??)上的反常积分?散,这时记号

f(x)dx就没有意义,习惯上称为反常积分???af(x)dx发

???af(x)dx就不再表示数值了.

2.函数在无穷区间(??,b]上的反常积分

设函数f(x)在区间(??,b]上连续,取t?b,如果极限limt????btf(x)dx存在,

则称此极限为函数f(x)在无穷区间(??,b]上的反常积分,记作

?b??f(x)dx,即

?这时也称反常积分散.

b??f(x)dx?limt????btf(x)dx,

b???b??如果上述极限不存在,则称反常积分f(x)dx收敛;

?f(x)dx发

3.函数在无穷区间(??,??)上的反常积分

设函数f(x)在区间(??,??)上连续,如果反常积分

?0??f(x)dx和

???0f(x)dx都收敛,则称上述两反常积分之和为函数f(x)在区间(??,??)上的反常

积分,记作

?????f(x)dx,即

?这时也称反常积分

????f(x)dx??0??f(x)dx????0f(x)dx,

?????????f(x)dx收敛;否则就称反常积分?f(x)dx发散.

4.无穷限广义积分的计算方法

设F(x)为在[a,??)上的一个原函数,若limFx(存)在,则反常积分

x????????ab??????f(x)dx??F(x?)a?b??F??(?)F(?a)x???limF?(x)F;( a)f(x)dx??F(x)????F(b)?F(??)?F(b)?limF(x);

x???f(x)dx??F(x)????F(??)?F(??)?limF(x)?limF(x).

x???x?????说明:当F(??)与F(??)有一个不存在时,反常积分

?????f(x)dx发散.

七、求平面图形的面积

1.X?型区域

X?型区域是指:平面图形是由上下两条曲线y?f(x)、y?g(x)(f(x)?g(x))及直线x?a、x?b所围成,面积计算公式为

A?2.Y?型区域

?ba[f(x)?g(x)]dx.

Y?型区域是指:平面图形是由左右两条曲线x??(y)、x??(y)(?(y)??(y))及直线y?c、y?d所围成,面积计算公式为

A??dc[?(y)??(y)]dy.

【典型例题】

【例5-1】计算下列定积分.

?1.

?20cosxsinxdx.

??5解:原式???20?16cosxd(cosx)???cos?6511?2x??0?(?)?.

66?02.

?elnxxe1dx.

e解:

??6lnxx21dx??1?12lnxd(lnx)?ln?2?11?x??0?. ?22?1e?3.

?2cosxdx.

???解:

?2?6cosxdx?2?21?cos2x2?61??dx?(?)?2263?1?2?

?4sin2x???6?8.??64.

?1?2l(11?5x)3dx.

1?151?2?d(11?5x)??(11?5x)?解:原式?. 3????25(11?5x)5?2??251211l1?5.

?20tanxdx.

??222解:原式??0?40(secx?1)dx?5?40secxdx??2??tanx?04???2?1??2.

6.

?sinx?sinxdx.

?03解:

?sinx?sinxdx?35??0sinxcosxdx?32??03sin2xcosxdx

?3??20sin2xcosxdx??52???23?3sin2xcosxdx???20sin2xd(sinx)????23sin2xd(sinx)?2??2?224??sin2x???sin2x???(?)?.

555?5?0?5??257.

?a0. a?xdx (a?0)

,当x?0时,t?0;当x?a时,t?222解:设x?asint,则dx?acostdt??2.故

?a01??a2. a?xdx?a?costdt?a???0224222228.

?40x?22x?1dx.

解:设2x?1?t,则x?t?122,dx?tdt,且当x?0时,t?1;

当x?4时,t?3.

t?1故

2?40x?22x?1dx??32t?2dt?121?31?1?t(t?3)dt???3t?

2?3?1233?1?271?22(?9)?(?3)?. ??2?333?【例5-2】计算下列定积分. 1.

??0xcosxdx.

?解:

?00xcosxdx???0xd(sinx)??xsinx?0????0sinxdx??cosx?0??2.

?12.

?2arcsinxdx.


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