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- 2021-05-14 发布
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第三节定积分和微积分基本定理
考纲解读
1.了解定积分的实际背景、基本思想及概念.
2.了解微积分基本定理的含义.
命题趋势探究
定积分的考查以计算为主,其应用主要是求一个曲边梯形的面积,题型主要为选择题和填空题.
知识点精讲
一、基本概念
1.定积分的极念
一般地,设函效在区间[a,b]上连续.用分点 将区间等分成个小区间,每个小区间长度为(),在每个小区间上任取一点,作和式: ,当无限接近于(亦即)时,上述和式无限趋近于常数,那么称该常数为函数在区间上的定积分.记为:,为被积函数,为积分变量,为积分区间,为积分上限,为积分下限.
需要注意以下几点:
(1)定积分是一个常数,即无限趋近的常数(时),称为,而不是.
(2)用定义求定积分的一般方法.
①分割:等分区间;②近似代替:取点;③求和:;④取极限:
(3)曲边图形面积:;变速运动路程;变力做功
2.定积分的几何意义
从几何上看,如果在区间上函数连续且恒有,那么定积分表示由直线和曲线所围成的曲边梯形(如图3-13中的阴影部分所示)的面积,这就是定积分的几何意义.
一般情况下,定积分的值的几何意义是介于轴、函数的图像以及直线之间各部分面积的代数和,在轴上方的面积取正号,在轴下方的面积取负号.
二、基本性质
性质1 .
性质2 (定积分的线性性质).
性质3 (定积分的线性性质).
性质4 (定积分对积分区间的可加性)
推广1
推广2 .
三、基本定理
设函数是在区间上连续,且是是在上的任意一个原函数,即,则,或记为 ,称为牛顿—莱布尼兹公式,也称为微积分基本定理.
该公式把计算定积分归结为求原函数的问题,只要求出被积函数的一个原函数.然后计算原函数在区间上的增量即可,这一定理提示了定积分与不定积分之间的内在联系.
题型归纳及思路提示
题型51 定积分的计算
思路提示
对于定积分的计算问题,若该定积分具有明显的几何意义,如圆的面积等(例3.26及其变式),则利用圆面积计算,否则考虑用牛顿-莱布尼茨公式计算.
例3.25(2012江西11)计算= .
解析 .
A. B. C. D.
变式1
A. B. C. D.
变式2
A.1 B. C. D.
变式3 设函数,若,则的值为 .
变式4 设函数的定义域为R, 若对于给定的正数,定义函数
,则当函数时,定积分的值为
( )
A. B. C. D.
例3.26 根据定积分的几何意义计算下列定积分
(1); (2)
分析根据定积分的几何意义,利用图形的面积求解.
解析 根据定积分的几何意义,所求的定积分是直线所围成图形(如图3-14所示)的面积的代数和,很显然这是两个面积相等的等腰直角三角形,如图3-14所示,其面积代数和是0,故.
(2)根据定积分的几何意义,所求的定积分是曲线和轴围成图形(如图3-15所示)的面积,显然是半个单位圆,其面积是,故.
评注 定积分的几何意义是函数和直线以及轴所围成的图形面积的代数和,面积是正值,但积分值却有正值和负值之分,当函数时,面积是正值,当函数时,积分值是负值.
变式1 根据定积分的几何几何意义计算下列定积分.
(1); (2); (3); (4).
题型52 求曲边梯形的面积
思路提示
函数与直线围成曲边梯形的面积为,具体思路是:先作出所涉及的函数图象,确定出它们所围成图形的上、下曲线所对应函数,被积函数左、右边界分别是积分下、上限.
例3.27 由曲线围成的封闭图形的面积为( )
A. B. C. D.
解析 由得则由和围成的封闭图形的面积为,故选A.
变式1(2012湖北理3)已知二次函数的图象如图3-16所求,则它与轴所围成图形的面积为( )
A. B. C. D.
y
x
O
图3-16
变式2 由曲线和直线所围成的图形(如图3-17中阴影部分所示)面积的最小值为( )
A. B. C. D.
变式3 求抛物线与围成的平面图形的面积.
变式4 求由两条曲线和直线所围成的面积.
最有效训练题16(限时45分钟)
1.已知函数,则( )
A. -2 B. C.-4 D.
2.定积分( )
A, B. C. D.
3.设,则( )
A. B. C. D.不存在
4.,则的大小关系是( )
A, B. C. D.
5.曲线与直线所围成的平面区域的面积为( )
A,1 B. 2 C. D.
6.由直线与曲线所围成的平面图形的面积为( )
A, B.1 C. D.
7.抛物线与直线围成的平面图形的面积为 .
8.已知是偶函数,且,则 .
9. .
10.已知函数的图象是折线段ABC,其中.函数的图象与轴所围成的图形的面积为 .
11.根据定积分的几何意义计算下列定积分.
(1); (2); (3);
(4); (5)
12.有一条直线与抛物线相交于A,B两点,线段AB与抛物线所围成图形的面积恒等于,求线段AB的中点P的轨迹方程.
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