4.9
考虑一个任意函数的定积分,该积分表示曲线下的面积。
如果下限固定,而上限被赋予一个变量,则所得的定积分将表现为关于变量x的函数g(x),该函数称为累积函数。当x变化时,曲线下方的面积也随之变化。
g(x) 的导数展示了面积如何变化,这可以通过回到极限定义来求得。
在此,g(x + h) − g(x) 表示曲线在 x 与 x + h 之间下方一个细垂直条带的面积。当该条带无限变窄时,其面积可近似为一个宽度为 h、高度为 f(x) 的矩形。
那么其导数就是被积函数 f(x)。这被称为微积分基本定理的第一种形式。
例如,在一个串联 RC 电路中,电容器在任意时刻 t 所带的电荷量由该积分表示。
电容器中的电流,即其电荷的瞬时变化率,根据微积分基本定理,等于被积函数中的表达式。
求解涉及定积分的问题需要采取系统而规范的方法,以确保过程清晰、有效。首要步骤是准确理解问题本身,明确所要求计算的量,例如累加量、面积,或力、概率等物理或统计概念。同时,必须准确识别题目中给定的条件,包括积分区间以及任何可能对解产生影响的约束。在正式计算之前,应先分析并运用定积分的基本性质,以简化求解…