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- 2021-05-14 发布
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专题3.3 定积分
考点分析
定积分与微积分基本定理
(1)了解定积分的实际背景,了解定积分的基本思想,了解定积分的概念;
(2)了解微积分基本定理的含义.
知识链接
1、相关术语:对于定积分
(1)称为积分上下限,其中
(2):称为被积函数
(3):称为微分符号,当被积函数含参数时,微分符号可以体现函数的自变量是哪个,例如:中的被积函数为,而的被积函数为
2、定积分的几何意义:表示函数与轴,围成的面积(轴上方部分为正,轴下方部分为负)和,所以只有当图像在完全位于轴上方时,才表示面积。可表示数与轴,围成的面积的总和,但是在求定积分时,需要拆掉绝对值分段求解
3、定积分的求法:高中阶段求定积分的方法通常有2种:
(1)微积分基本定理:如果是区间上的连续函数,并且,那么
使用微积分基本定理,关键是能够找到以为导函数的原函数。所以常见的初等函数的导函数公式要熟记于心:
① 寻找原函数通常可以“先猜再调”,先根据导函数的形式猜出原函数的类型,再调整系数,例如:
,则判断属于幂函数类型,原函数应含,但,而,所以原函数为(为常数)
② 如果只是求原函数,则要在表达式后面加上常数,例如,则,但在使用微积分基本定理时,会发现计算时会消去,所以求定积分时,不需加上常数。
(2)利用定积分的几何含义:若被积函数找不到原函数,但定积分所对应的曲边梯形面积易于求解,则可通过求曲边梯形的面积求定积分。但要注意曲边梯形若位于轴的下方,则面积与所求定积分互为相反数。
4、定积分的运算性质:假设存在
(1)
作用:求定积分时可将的系数放在定积分外面,不参与定积分的求解,从而简化的复杂程度
(2)
作用:可将被积函数拆成一个个初等函数的和,从而便于寻找原函数并求出定积分,例如
(3),其中
作用:当被积函数含绝对值,或者是分段函数时,可利用此公式将所求定积分按区间进行拆分,分别求解。
5、若具备奇偶性,且积分限关于原点对称,则可利用奇偶性简化定积分的计算
(1)若为奇函数,则
(2)若为偶函数,则
6、利用定积分求曲面梯形面积的步骤:
(1)通过作图确定所求面积的区域
(2)确定围成区域中上,下曲线对应的函数
(3)若时,始终有,则该处面积为
7、有的曲面梯形面积需用多个定积分的和进行表示。需分段通常有两种情况
(1)构成曲面梯形的函数发生变化
(2)构成曲面梯形的函数上下位置发生变化,若要面积与定积分的值一致,则被积函数要写成“上方曲线的函数下方曲线函数”的形式。所以即使构成曲面梯形的函数不变,但上下位置发生过变化,则也需将两部分分开来写。
融会贯通
题型一 定积分的计算
典例1 (1)(2017·九江模拟)若ʃ(2x+λ)dx=2(λ∈R),则λ等于( )
A.0 B.1 C.2 D.-1
(2)定积分ʃ|x2-2x|dx等于( )
A.5 B.6 C.7 D.8
【答案】 (1)B (2)D
【解题技巧与方法总结】
运用微积分基本定理求定积分时要注意以下几点:
(1)对被积函数要先化简,再求积分;
(2)求被积函数为分段函数的定积分,依据定积分“对区间的可加性”,先分段积分再求和;
(3)对于含有绝对值符号的被积函数,要先去掉绝对值号再求积分.
【变式训练】(1)若则实数a的值为( )
A.-1 B.1 C.- D.
(2)设f(x)=则ʃf(x)dx等于( )
A. B. C. D.
【答案】 (1)A (2)C
【解析】
=0-a-(-1-0)=1-a=2,
∴a=-1.
(2)ʃf(x)dx=ʃx2dx+ʃ(2-x)dx
=x3|+(2x-x2)|
=+(4-×4)-(2-)
=.
题型二 定积分的几何意义
命题点1 利用定积分的几何意义计算定积分
典例2 (1)计算:ʃ dx=________.
(2)若ʃ dx=,则m=________.
【答案】 (1)π (2)-1
命题点2 求平面图形的面积
典例3 (2017·青岛月考)由曲线xy=1,直线y=x,y=3所围成的封闭平面图形的面积为______.
【答案】 4-ln 3
【解析】 由xy=1,y=3可得交点坐标为(,3).
由xy=1,y=x可得交点坐标为(1,1),
由y=x,y=3得交点坐标为(3,3),
由曲线xy=1,直线y=x,y=3所围成图形的面积为
=(3-1-ln 3)+(9--3+)=4-ln 3.
【解题技巧与方法总结】
(1)根据定积分的几何意义可计算定积分;
(2)利用定积分求平面图形面积的四个步骤
①画出草图,在直角坐标系中画出曲线或直线的大致图象;
②借助图形确定出被积函数,求出交点坐标,确定积分的上、下限;
③把曲边梯形的面积表示成若干个定积分的和;
④计算定积分,写出答案.
【变式训练】(1)定积分ʃdx的值为( )
A.9π B.3π
C.π D.π
(2)由曲线y=2x2,直线y=-4x-2,直线x=1围成的封闭图形的面积为________.
【答案】 (1)C (2)
题型三 定积分在物理中的应用
典例4 一辆汽车在高速公路上行驶,由于遇到紧急情况而刹车,以速度v(t)=7-3t+(t的单位:s,v的单位:m/s)行驶至停止.在此期间汽车继续行驶的距离(单位:m)是( )
A.1+25ln 5 B.8+25ln
C.4+25ln 5 D.4+50ln 2
【答案】 C
【解析】 令v(t)=0,得t=4或t=-(舍去),
∴汽车行驶距离s=ʃ(7-3t+)dt
=|
=28-24+25ln 5=4+25ln 5.
【解题技巧与方法总结】
定积分在物理中的两个应用
(1)变速直线运动的位移:如果变速直线运动物体的速度为v=v(t),那么从时刻t=a到t=b所经过的路程s=ʃv(t)dt.
(2)变力做功:一物体在变力F(x)的作用下,沿着与F(x)相同方向从x=a移动到x=b时,力F(x)所做的功是W=ʃF(x)dx.
【变式训练】一物体在变力F(x)=5-x2(力单位:N,位移单位:m)作用下,沿与F(x)成30°方向作直线运动,则由x=1运动到x=2时,F(x)做的功为( )
A. J B. J C. J D.2 J
【答案】 C
【知识链接】
1.定积分的概念
在ʃf(x)dx中,a,b分别叫做积分下限与积分上限,区间叫做积分区间,函数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
(1)ʃkf(x)dx=kʃf(x)dx(k为常数);
(2)ʃdx=ʃf1(x)dx±ʃf2(x)dx;
(3)ʃf(x)dx=ʃf(x)dx+ʃf(x)dx(其中a
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