高等数学:第五章 定积分(2) 定积分的性质、中值定理
§5.2 定积分的性质、中值定理
规定:
1、时,
2、时,
这两条规定的意义较直观。
当时,曲边梯形退缩成一段线, 故其面积应该为零;
当时,区间所对应的分点成为
相应的小区间的长度 。
此时,相对于,的符号应相反。
声明:在下面的讨论中, 对积分上下限的大小均不加以限制,并假定各性质中所列出的定积分均存在。
【性质一】函数的和(差)的定积分等于它们的定积分的和(差)。
即:
证明:
显然,性质一对于任意有限个函数也是成立的。
【性质二】被积函数的常数因子可以提到积分号外面。
即: ( 是常数因子 )
证明:
【性质三】如果将积分区间分成两部分, 则在整个区间上定积分等于这两个区间上定积分之和。
即: ( * )
这一性质的几何意义十分明显。如图,曲边梯形的面积有:
此性质表明,定积分对于积分区间具有可加性。其实,无论三个数的相对位置如何,等式( * )总是成立的。
例如:当时, 有
【性质四】如果在区间上,,则。
【性质五】如果在区间上,,则 。
据定积分几何意义,它是一个曲边梯形真正的面积值,故它应为非负的。
【推论一】如果在区间上,,则
事实上, 由 , 据 性质五 与 性质一 有
【推论二】
证明:
由推论一有:
即:
【性质六】设及分别是函数在区间上的最大值及最小值,
则
证明:
则
这一性质可用来估计定积分值的范围,它也具有鲜明的几何意义。
【性质七】( 定积分的中值定理 )
如果函数在闭区间上连续, 则在上至少存在一点,
使得
证明:据性质六有
数值 介于连续函数在上的最小值与最大值之间, 再由闭区间上连续函数的介值定理, 在 上至少存在一点 ,使得
。
积分中值公式的几何解释
利用计算机编写程序gs0502.m,对定积分
进行数值计算试验,我们可验证定积分中值定理的正确性。运行该程序时,注意建立被积函数的函数文件f.m
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