第三讲:积分(4)

2019-04-23 14:10

Vy????2(y)dycd

【例1】 求由曲线y?角形绕x轴旋转而生成的立体的体积。 解:取x为积分变量,则x?[0,h]

r?x及直线x?0,x?h(h?0)和x轴所围成的三h??r2?r?V????x?dx?2hh??0【例2】计算由两条抛物线转一周所得的体积。

h2h2x?dx?0?3r2h

轴旋

y2?x和y?x2所围成的图形绕x解:两曲线的交点(0,0)(1,1)

1V??[?(x)2??(x2)2]dx?3?010【例3】求由曲线y?ex,直线y?e及y轴所围成的封闭图形绕y轴旋转一周所得旋转体的体积.

解Vy?e1?2?ln2ydy

e1e1e1y?2lny?dy??e?2??lnydy1y??ylny???e1

e??e?2?ylny?2??1?dy???e?2?y1??(e?2)

1e【提高】

dd/f(x)dx?f(x)f(x)dx?f(x)dx?f(x)?c???dx(一)、公式dx和的应用

注意:f(x)的不定积分为F(x)?c?F(x)是f(x)的原函数?f(x)是F(x)的导数,

f(x)dx?F(x)?cF/(x)?f(x)?即 或

已知不定积分的值,求被积函数或被积函数中的一部分,利用两边求导处理 知

?f(?(x))dx?F(x)?c,求f(x)

2/?1/?1?(x)?tf(?(x))?F(x)x??(t)f(x)?F(?(x)) 方法:求导得,令,则,即

f(x)dx?x例1(1)??cxf(1?x,求?2)dx

16

f(x)dx?x解:对?22?c22f(x)?2xf(1?x)?2?2x求导得,

2x2xf(1?x)dx??x(2?2x)dx?x??c?3则

22(2)

?xf(x)dx?arcsinx?c,求?dxf(x)

解:对

?xf(x)dx?arcsinx?c两边求导得

xf(x)?11?x2,即

f(x)?31x1?x2

?dx11??x1?x2dx???1?x2d(1?x2)??(1?x2)2?cf(x)23

/??F(x)?f(x)??f(x)dx?F(x)?c?F(x)f(x)??(二)、已知是的原函数,求被积函数中含有f(?(x))的积分

/f(x)?F(x)求出f(x),代入积分计算 1、由

2、把积分转化为

?f(?(x))d(?(x))的形式,利用?f(x)dx?F(x)?c求值

sinxf(ax)dx?f(x)a例2(1)x是的原函数,a?0,求 sinxsinxf(x)dx??c?f(x)x解:因为x是的原函数,所以

?f(ax)ax?t1dx?2aa?x?f(t)dt?sintsinax?c??ca2ta3x

2xf(lnx)dxf(x)(2)e是的原函数,求?

解:因为f(x)?(e)??e2?x/?xf(lnx)??,所以

1x

x2xf(lnx)dx???xdx???c?2则

(三)、利用凑微分法求积分

///f[g(x)]?g(x)dx?f[g(x)]?d[g(x)]?d[f(g(x))] 注意:

17

例3(1)f(0)?1,f(2)?3,f(2)?5,求

1//令2x?t/?10xf//(2x)dx

12//12tf/(t)212//xf(2x)dx?tf(t)dt??td[f(t)]?|0??f(t)dt??00044440解: f/(2)f(2)?f(0)???224

(2)设f(x)二阶可导,f(b)?a, f//(a)?b,求?baf/(x)f//(x)dx

?解:

baf(x)f(x)dx??///ba[f/(x)]2ba2?b2f(x)d[f(x)]?|a?22

///F(四)、已知(x)?f(x),且f(x)?F(x)?g(x),求f(x)

F2(x)??g(x)dxF/(x)F(x)dx??g(x)dx?方法:两边积分,得2,求f(x)

2例4 F(x)是f(x)的原函数,且x?0时,有f(x)?F(x)?sin2x,又F(0)?1,

F(x)?0,求f(x)

/F(x)f(x)F解:因为是的原函数,所以(x)?f(x), 2/2f(x)?F(x)?sin2xF(x)?F(x)?sin2x, 由于 故

两边积分得

//2F(x)F(x)dx?sin??2xdx?11xsin4xdx?cos4xdx???c1??2228

F2(x)F(x)F(x)dx??F(x)d[F(x)]??c2?2而 F2(x)?x?故

sin4x?c4,又F(0)?1得c?1

而F(x)?0,所以

F(x)?x?sin4x?1f(x)?4

1?cos4x4x?sin4x?4

?(x)c(五)、变上限积分的导数运算

F(x)???(x)?(x)f(t)dt,可得成

F(x)??c?(x)f(t)dt??f(t)dt,则

F/(x)?f[?(x)]??/(x)?f[?(x)]??/(x)

18

例5已知f(x)满足

xf(x)?1??t2f(t)dt0x,求f(x)

d[f(x)]1?(x?)dx/2x 解:两边求导得f(x)?xf(x)?xf(x) 即f(x) x2Celnf(x)??lnx?cf(x)?2x两边积分得,所以

x22

定积分或变上限积分的被积函数有参变量时,必须通过换元,使被积函数不含参变量,然后再求导

例6已知f(x)连续,

?x0tf(2x?t)dt?21arctanx2f(x)dx?f(1)?112,求

解:令2x?t?u, 则

?即

x0tf(2x?t)dt???(2x?u)f(u)du?2x?2x2xxx2xxf(u)du??uf(u)dux2x

2x?f(u)du??uf(u)du?x2x1arctanx22 x1?x4

12

两边求导得

2?2xxf(u)du?xf(x)?2因为f(1)?1,上式中令x?1得

2?f(u)du?f(1)?1则

?21f(x)dx?34

(六)、积分估值

?估计积分

baf(x)dx的值

方法:(1)令y?f(x),x?[a,b]

////y?f(x)f(x)?0f(2)求,确定和(x)不存在的点

(3)在[a,b]上确定y?f(x)的最值

(4)利用

m(b?a)??f(x)dx?M(b?a)a20b估计积分值

?例7估计积分值

ex2?xdx

2xy?f(x)?e解:设函数

?x,其中x?[0,2]

19

y/?(2x?1)ex令y?0,得

/2?x

x?

12

1?11?f()?e4224因为f(0)?1,2,f(2)?e,故e?y?e

14所以 (七)、形如

2e???e02x2?xdx?2e2b

f(x)?g(x)?h(x)?f(x)dxabaf(x)dx?f(x)a的等式,求和

b?方法:(1)令

f(x)dx?Ab

bbaa?(2)两端积分

abf(x)dx?A??g(x)dx??Ah(x)dxba

A??g(x)dx?A?h(x)dxa,求A的值

(3)把A的值代入原式求f(x)

例8设

f(x)?x?x102?10f(x)dx?x3?20f(x)dx

,求f(x)

? 解:令

f(x)dx?a?,

2120f(x)dx?b3则 f(x)?x?ax?bx

两边积分

??10f(x)dx??(x?ax2?bx3)dx?021ab??234

8a?4b3

20两边积分

f(x)dx??(x?ax2?bx3)dx?2?0(八)分段函数的变上限积分

?cosx??例9(1)f(x)???c??性

解:当0?x?0?x??2,求?(x)??2?x???x0f(t)dt,并讨论?(x)在[0,?]的连续

?2时,?(x)?x?x0f(t)dt??costdt?sinx

0x当

?2?0?x??时,?(x)??f(t)dt??2costdt???cdt?1?c(x?02??2)

20


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