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定积分(definite integral)

主要介绍一些公式和例题

备注

定积分相比不定积分计算更巧妙

定积分的极限形式​

∫abf(x)dx=lim⁡λ→0∑i=1nf(ξi)Δxi\int_a^b f(x)dx=\lim_{\lambda\rightarrow0}\sum_{i=1}^nf(\xi_i)\Delta x_i
注意

但是他和ξi\xi_i的分法和xix_i的取法无关,仅与区间[a,b]和被积函数f(x)有关

∫abf(x)dx=lim⁡λ→0∑i=1nf(ξi)Δxi=lim⁡n→∞1n∑i=1nf(in)\int_a^b f(x)dx=\lim_{\lambda\rightarrow0}\sum_{i=1}^nf(\xi_i)\Delta x_i=\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{1}{n}\sum_{i=1}^nf(\frac{i}{n})

这是一个非常常见的计算形式

例1:计算

lim⁡n→∞∑k=1nk∑k=1nn+k\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{\sum_{k=1}^n\sqrt{k}}{\sum_{k=1}^n\sqrt{n+k}}

提示:提取1n\frac1n ,答案是122−1\frac{1}{2\sqrt{2}-1}

定积分存在条件​

注意

下面列出的都是充分条件

  • f(x)在[a,b]上连续
  • f(x)在[a,b]上有界,且只有有限个间断点
  • f(x)在[a,b]上只有有限个第一类间断点(可去/跳跃间断点)

三角函数定积分公式​

∫0π2sinnxdx=∫0π2cosnxdx={n−1n⋅n−3n−2⋅ ⋯ ⋅12⋅π2   ,n为正偶数n−1n⋅n−3n−2⋅ ⋯ ⋅23   ,n为大于1的奇数\int_0^{\frac{\pi}{2}}sin^nxdx=\int_0^{\frac{\pi}{2}}cos^nxdx= \left\{ \begin{align} &\frac{n-1}{n} · \frac{n-3}{n-2} ·\ \cdots\ ·\frac12·\frac\pi2 \ \ \ &,n为正偶数\\ &\frac{n-1}{n} · \frac{n-3}{n-2} ·\ \cdots\ ·\frac23\ \ \ &,n为大于1 的奇数 \end{align} \right.

∫0πxf(sin x)dx=π2∫0πf(sin x)dx\int_0^\pi xf(sin\ x)dx=\frac\pi2 \int_0^\pi f(sin\ x)dx

解题技巧​

  • 对称区间记得利用奇偶性化简
  • 极限形式提取1n\frac1n
  • 谨记三角函数公式