考試內容精講
一、定積分的概念與性質
1. 定義:設函數f(x)在區間[a,b]上有界,定積分∫baf(x)dx=limλ→0∑ni=1f(ξi)Δxi.
2. 可積的條件
1) 必要條件:f(x)在區間[a,b]上有界
2) 充分條件:f(x)在區間[a,b]連續或僅有有限個第一類間斷點;
【評注】幾個關係
(1) ★★★
(2) 一個函數有無原函數(不定積分),
看五類間斷點若連續,必有原函數;
若有第一類間斷點,一定無原函數;
若有第二類間斷點,可能有原函數.
一個函數有無定積分,看
上表中左邊兩個框.若連續,定積分存在;
若有界,且有有限個第一類間斷點,存在.
(3) f(x)在I上連續→F(x)=∫xaf(t)dt在I上可導;
f(x)在I上可積→F(x)=∫xaf(t)dt在I上連續.(z字形法則)
舉例:1) f(x)=2,1<x≤2
1,0≤x≤1
當0≤x≤1時,∫x0f(t)dt=x
當1<x≤2時,∫x0f(t)dt=∫10f(t)dt+∫x1f(t)dt=1+2(x-1)=2x-1
此例說明:f(x)不連續,但可積,原函數不存在
2) F(x)=x2sin1x,x≠0
0,x=0,則F′(x)=f(x)=2xsin1x-cos1x,x≠0
0,x=0.
此例說明:f(x)不連續,但有原函數,在[0,1]上不可積(因為f(x)在(0,1)上無界)
二、幾個特殊函數的積分
1. 有關奇偶函數定積分性質
設a>0.若f(x)在[-a,a]上連續,則有
∫a-af(x)dx=∫a0[f(x)+f(-x)]dx=0,f(x)為奇函數,
2∫a0f(x)dx,f(x)為偶函數,
【評注】若被積函數為非奇非偶函數,則可以利用定積分的可加性,以x=0為分界點,分成兩個定積分,再對其中一個積分作負代換x=-t,通常即可達到化簡的目的.
2. 周期函數的積分性質
若f(x)在(-∞,+∞)上連續且以T為周期,則有
1) ∫a+Taf(x)dx=∫T0f(x)dx2) ∫a+nTaf(x)dx=n∫T0f(x)dx