4.6
一辆汽车以随时间变化的速度行驶。其总位移可通过定积分求得,即速度-时间曲线下的面积。一些性质可简化该累积过程,例如线性性质以及对常数函数的积分。
第一个性质是线性性,适用于函数的加法和减法。
考虑两次不同的行程,每次行程的速度-时间曲线均为抛物线形。
将这些行程的速度函数相加,可得到一条新的合成速度曲线。
组合曲线下的面积通过累加两个速度函数的积分,给出总位移。
这表明,和的积分等于各个积分的和。
将两个速度函数相减可得到一条表示速度差值的曲线。该差值曲线下方的面积即为两次行程位移之间的差异。
这表明差值的积分等于各个积分的差。
第二个性质是常数函数的积分。当速度保持恒定时,速度-时间曲线变为一条水平直线。
直线下的面积表示总位移,表明对常数进行积分等于该常数乘以时间间隔。
利用积分学,特别是通过定积分应用于速度—时间关系,可以有效分析汽车随时间变化的运动过程。定积分刻画了速度在给定时间区间内的累积效应,从而得到总位移。从几何角度看,该位移可以理解为速度—时间曲线下方的面积。定积分的若干关键性质使得对运动的分析更为简便,并有助于理解不同速度变化模式对总体位移的贡献方式。
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