导数及其应用第4讲定积分的概念与微积分基本定理

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1、第4讲　定积分的概念与微积分基本定理【2013年高考会这样考】1．考查定积分的概念，定积分的几何意义，微积分基本定理．2．利用定积分求曲边形面积、变力做功、变速运动的质点的运动路程．【复习指导】定积分的考查频率不是很高，本讲复习主要掌握定积分的概念和几何意义，使用微积分基本定理计算定积分，使用定积分求曲边图形的面积和解决一些简单的物理问题等．　　基础梳理1．定积分(1)定积分的定义及相关概念如果函数f(x)在区间[a，b]上连续，用分点a＝x0

2、i＝1,2，…，n)，作和式f(ξi)Δx＝f(ξi)，当n→∞时，上述和式无限接近某个常数，这个常数叫做函数f(x)在区间[a，b]上的定积分，记作f(x)dx.在f(x)dx中，a与b分别叫做积分下限与积分上限，区间[a，b]叫做积分区间，f(x)叫做被积函数，x叫做积分变量，f(x)dx叫做被积式．(2)定积分的性质①kf(x)dx＝kf(x)dx(k为常数)．②[f1(x)±f2(x)]dx＝f1(x)dx±f2(x)dx.③f(x)dx＝f(x)dx＋f(x)dx(其中a

3、x)＝f(x)，那么f(x)dx＝F(b)－F(a)，这个结论叫微积分基本定理，又叫牛顿—莱布尼兹公式．3．定积分的应用(1)定积分与曲边梯形的面积定积分的概念是从曲边梯形面积引入的，但是定积分并不一定就是曲边梯形的面积．这要结合具体图形来定：一种思想定积分基本思想的核心是“以直代曲”，用“有限”的步骤解决“无限”过程的问题，其方法是“分割求近似，求和取极限”，利用这种方法可推导球的表面积和体积公式等．恩格斯曾经把对数的发明、解析几何的创始以及微积分的建立并称为17世纪数学的三大成就．三条性质(1)常数可提到积分号外；(2)和差的积分等于积分的和差；(3)积分可

4、分段进行．一个公式由微积分基本定理可知求定积分的关键是求导函数的原函数，由此可知，求导与积分是互为逆运算．双基自测2．(2011·湖南)由直线x＝－，x＝，y＝0与曲线y＝cosx所围成的封闭图形的面积为(　　)．A.B．1C.D.解析　S＝∫－cosxdx＝2∫0cosxdx＝0＝.答案　D4．如图，在一个长为π，宽为2的矩形OABC内，曲线y＝sinx(0≤x≤π)与x轴围成如图所示的阴影部分，向矩形OABC内随机投一点(该点落在矩形OABC内任何一点是等可能的)，则所投的点落在阴影部分的概率是(　　)．A.B.C.D.考向一　定积分的计算【例1】　计算下列

5、积分当原函数较难求时，可考虑由其几何意义解得．考向二　利用定积分求面积【例2】　求下图中阴影部分的面积．[审题视点]观察图象要仔细，求出积分上下限，找准被积函数．解　解方程组得，或S阴影＝dx－8＋

6、－

7、dx＋2＝＋－6＝18.求由两条曲线围成的图形的面积的解题步骤(1)画出图形，确定图形的范围，通过解方程组求出交点的横坐标．定出积分的上、下限；(2)确定被积函数，特别要注意分清被积函数的上、下位置；(3)写出平面图形面积的定积分的表达式；(4)运用微积分基本定理计算定积分，求出平面图形的面积．【训练2】求曲线y＝，y＝2－x，y＝－x所围成图形的面积．解　由得

8、交点A(1,1)；由得交点B(3，－1)．故所求面积S＝dx＋dx＝＋＝＋＋＝.考向三　定积分的应用【例3】　一质点在直线上从时刻t＝0(s)开始以速度v＝t2－4t＋3(m/s)运动．求：(1)在t＝4s的位置；(2)在t＝4s内运动的路程．[审题视点]理解函数积分后的实际意义，确定被积函数．解　(1)在时刻t＝4时该点的位置为(t2－4t＋3)dt＝＝(m)，即在t＝4s时刻该质点距出发点m.(2)因为v(t)＝t2－4t＋3＝(t－1)(t－3)，所以在区间[0,1]及[3,4]上的v(t)≥0，在区间[1,3]上，v(t)≤0，所以t＝4s时的路程为S＝

9、(t2－4t＋3)dt＋

10、(t2－4t＋3)dt

11、＋(t2－4t＋3)dt＝＋

12、

13、＋＝＋＋＝4(m)，即质点在4s内运动的路程为4m.由s＝v0t＋at2通过求导可推出v＝v0＋at，反之根据积分的几何意义，由v＝v(t)(v(t)≥0)可求出t∈[a，b]时间段内所经过的路程．【训练3】已知甲、乙两车由同一起点同时出发，并沿同一路线(假定为直线)行驶，甲车、乙车的速度曲线分别为v甲和v乙(如图所示)．那么对于图中给定的t0和t1，下列判断中一定正确的是(　　)．A．在t1时刻，甲车在乙车前面B．t1时刻后，甲车在乙车后面C．在t0时刻，两车的位置相同D．t0时

14、刻后，乙车在甲车前面解析