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2017考研数学:高数重要定理证明微积分基本定理的证明

2016-09-08 11:24 来源:未知 编辑:128考试
摘要:该部分包括两个定理:变限积分求导定理和牛顿-莱布尼茨公式。 变限积分求导定理的条件是变上限积分函数的被积函数在闭区间连续,结论可以形式地理解为变上限积分函数的导数为

  该部分包括两个定理:变限积分求导定理和牛顿-莱布尼茨公式。

  变限积分求导定理的条件是变上限积分函数的被积函数在闭区间连续,结论可以形式地理解为变上限积分函数的导数为把积分号扔掉,并用积分上限替换 被积函数的自变量。注意该求导公式对闭区间成立,而闭区间上的导数要区别对待:对应开区间上每一点的导数是一类,而区间端点处的导数属单侧导数。花开两 朵,各表一枝。我们先考虑变上限积分函数在开区间上任意点x处的导数。一点的导数仍用导数定义考虑。至于导数定义这个极限式如何化简,笔者就不能剥夺读者 思考的权利了。单侧导数类似考虑。

  “牛顿-莱布尼茨公式是联系微分学与积分学的桥梁,它是微积分中最基本的公式之一。它证明了微分与积分是可逆运算,同时在理论上标志着微积分完 整体系的形成,从此微积分成为一门真正的学科。”这段话精彩地指出了牛顿-莱布尼茨公式在高数中举足轻重的作用。而多数考生能熟练运用该公式计算定积分。 不过,提起该公式的证明,熟悉的考生并不多。

  该公式和变限积分求导定理的公共条件是函数f(x)在闭区间连续,该公式的另一个条件是F(x)为f(x)在闭区间上的一个原函数,结论是 f(x)在该区间上的定积分等于其原函数在区间端点处的函数值的差。该公式的证明要用到变限积分求导定理。若该公式的条件成立,则不难判断变限积分求导定 理的条件成立,故变限积分求导定理的结论成立。

  注意到该公式的另一个条件提到了原函数,那么我们把变限积分求导定理的结论用原函数的语言描述一下,即f(x)对应的变上限积分函数为f(x) 在闭区间上的另一个原函数。根据原函数的概念,我们知道同一个函数的两个原函数之间只差个常数,所以F(x)等于f(x)的变上限积分函数加某个常数C。 万事俱备,只差写一下。将该公式右侧的表达式结合推出的等式变形,不难得出结论。f

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