教学重点:了解定积分的概念,能用定义法求简单的定积分,用微积分基本定理求简单的定积分. 教学过程:
一.导读
1.定积分的定义
如果函数f (x ) 在区间[a ,b ]上连续,用分点a =x 0
n
成n 个小区间,在每个小区间[x i -1,x i ]上任取一点ξi (i =1,2,„,n ) ,当n →∞时,和式∑
i =1b -a n
f (ξi ) 无限接近某个常数,这个常数叫做函数f (x ) 在区间[a ,b ]上的定积分,记作⎛b f(x)d x ,即⎠a
b -a f(x)d x =lim ξi ) ,a 与b 分别叫做积分下限与积分上限,区间[a,b]叫做积分区∑⎛n→∞n ⎠i =1b a n
间,函数f(x)叫做被积函数,x 叫做积分变量,f(x)d x 叫做被积式.
2.定积分的几何意义
如果函数f(x)在区间[a,b]上连续且恒有f(x)≥0,那么定积分⎛b f(x)d x 表示由直线x =a ,⎠a
x =b ,y =0和曲线y =f(x)所围成的曲边梯形的面积(如图阴影部分) ,这就是定积分⎛b f(x)d x ⎠a
的几何意义.
3.定积分的性质
(1)⎛b kf(x)d x =k b f(x)d x(k为常数) ; ⎠a
⎠a
⎠a a (2)⎛b [f1(x)±f2(x)]d x =⎛b f 1(x)d x±b 2(x)d x ; ⎠a a (3)⎛b f(x)d x =⎛c d x +⎛b d x(其中a <c <b) . ⎠a ⎠c
质疑探究:你能用定积分的几何意义解释性质(3)吗?
提示:如图所示,设在区间[a,b]上恒有f(x)≥0,c 是区间(a,b) 内的一点,那么从几何图形上
看,直线x =c 把大的曲边梯形分成了两个小曲边梯形,因此,大曲边梯形的面积S 是两个
小曲边梯形的面积S 1,S 2之和,即S =S 1+S 2,用定积分表示就是性质(3).
4.微积分基本定理
一般地,如果f(x)是区间[a,b]上的连续函数,并且F′(x)=f(x),那么⎛b f(x)d x =F(b)-F(a). ⎠a
这个结论叫做微积分基本定理,又叫做牛顿莱布尼茨公式.
(2)几种典型的曲边梯形面积的计算方法:
①由三条直线x =a 、x =b(a<b) 、y =0,一条曲线y =f(x)(f(x)≥0)围成的曲
边梯形(如图) 的面积:
S =⎛b f (x )d x . ⎠a
②由三条直线x =a 、x =b (a <b ) 、y =0,一条曲线y =f (x )(f (x )≤0)围成的曲
边梯形(如图) 的面积:
S =|⎛b f (x )d x |=-⎛b f (x )d x . ⎠a ⎠a
③由两条直线x =a 、x =b (a <b ) 、两条曲线y =f (x ) 、y =g (x )(f (x )≥g (x )) 围成的曲边梯形(如 图) 的面积:
S =⎛b [f (x ) -g (x )]dx . ⎠a
二. 导思、导研
【探究一】利用微积分基本定理求定积分
【例1】利用微积分基本定理求下列定积分: (1) ⎰1(x +x -2) dx (2)⎰0(sinx -cos 2x ) dx (3)⎰04-x 2dx 3412π22
【探究二】利用定积分求平面图形的面积
2【例2】 (2010年山东潍坊模拟) 由抛物线y =x -1,直线x =2,y =0所围成的图形的面积是________.
【探究三】定积分在物理方面的应用
1【例3】 一物体做变速直线运动,其vt 曲线如图所示,则该物体在
s ~6 s 间的运动路程为________. 2
变式探究3:一物体以v =3t 2+10t +3的速度沿直线运动,则该物体开始运动后5秒内所经过的路
程s 为________米.(速度单位:米/秒,路程单位:米)
三.提升总结
1. 利用微积分基本定理求定积分
(1)对被积函数,要先化简,再求积分.
(2)求被积函数为分段函数的定积分,依据定积分“对区间的可加性”,分段积分再求和.
(3)对于含有绝对值符号的被积函数,要先去掉绝对值号再求积分.
2. 利用定积分求曲边梯形面积的步骤:
(1)画出曲线的草图.
(2)借助图形,确定被积函数,求出交点坐标,确定积分的上、下限.
(3)将“曲边梯形”的面积表示成若干个定积分的和或差.
(4)计算定积分,写出答案.
3. 定积分在物理方面的应用主要包括:
①求变速直线运动的路程;
②求变力所做的功.
导练
1.下列积分的值等于1的是
⎛1⎛1A. ⎜x d x B. ⎜(x +1)d x ⎜⎜⎠0⎠0 ( )
11⎛1C. ⎛x ⎜1 dx D. ⎜⎜⎜2⎠⎠001x 2.(2011·福建) ⎛ ⎜(e+2x )d x 等于 ( ) .⎜⎠0
A .1 B .e -1 C.e D .e +1
ππ湖南) 由直线x =-x y =0与曲线y =cos 3.(2011·33
x 所围成的封闭图形的面积为 ( ) . 13A. B .1 C. D. 3 22
4.(人教A 版教材习题改编) 汽车以v =(3t +2)m/s作变速直线运动时,在第1 s至第2 s间的1 s内经过的路程是________.
5. 给出如下命题:
①⎛a d x =⎛b d x =b -a (a ,b 为常数且a
π②⎛0-11-x 2d x =⎛11-x 2d x = ⎠4⎠0
③曲线y =sin x ,x ∈[0,2π]与直线y =0围成的两个封闭区域的面积之和为2.
其中正确命题的个数为( ) (A)0 (B)1 (C)2 (D)3
答案:
例1.
思路点拨:正确求出被积函数的原函数,再用微积分基本定理求解. 22解:(1)⎛⎜(x+2x +1) d x ⎠1 2222⎛⎛⎛=x d x +2x d x +1d x ⎜⎜⎜⎠1⎠1⎠1 3x 192222 =1+x |1+x|1=. 33
π ⎛πsin xd x -⎛πcos xd x (2)⎛(sin x-cos x)d x =⎜⎜⎜ ⎠0⎠0⎠0 =(-cos x)|0π-sin x|0π=2.
例2.
思路点拨:画出图象,求出抛物线与x 轴的交点,然后用定积分求面积. 解析:抛物线y =x 2-1与x 轴的交点为(-1,0) 和(1,0),如图, 2221⎛所求面积S =(x-1) d x +(1-x ) d x -1⎛ ⎜⎠⎠1 118 =(3-x)|12+(x-3)|-11=333
8答案: 3
例3.
变式
2325⎛解析:s =(3t +10t +3)d t =(t +5t +3t )|50=265(米) . ⎜⎠0 即该物体开始运动后5秒内所经过的路程是265米.
答案:265
导练
5.
1 解析:①错;对于②,两个积分都表示个单位圆的面积,即⎛1-x d x =⎛⎜⎠4 ⎠0 π22ππ 11-x d x =⎛sin x d x +∫π(-sin x)d x -⎜4⎠0
=-cos x|0π+cos x|π2π=2+2=4,③错.故应选B .
教学重点:了解定积分的概念,能用定义法求简单的定积分,用微积分基本定理求简单的定积分. 教学过程:
一.导读
1.定积分的定义
如果函数f (x ) 在区间[a ,b ]上连续,用分点a =x 0
n
成n 个小区间,在每个小区间[x i -1,x i ]上任取一点ξi (i =1,2,„,n ) ,当n →∞时,和式∑
i =1b -a n
f (ξi ) 无限接近某个常数,这个常数叫做函数f (x ) 在区间[a ,b ]上的定积分,记作⎛b f(x)d x ,即⎠a
b -a f(x)d x =lim ξi ) ,a 与b 分别叫做积分下限与积分上限,区间[a,b]叫做积分区∑⎛n→∞n ⎠i =1b a n
间,函数f(x)叫做被积函数,x 叫做积分变量,f(x)d x 叫做被积式.
2.定积分的几何意义
如果函数f(x)在区间[a,b]上连续且恒有f(x)≥0,那么定积分⎛b f(x)d x 表示由直线x =a ,⎠a
x =b ,y =0和曲线y =f(x)所围成的曲边梯形的面积(如图阴影部分) ,这就是定积分⎛b f(x)d x ⎠a
的几何意义.
3.定积分的性质
(1)⎛b kf(x)d x =k b f(x)d x(k为常数) ; ⎠a
⎠a
⎠a a (2)⎛b [f1(x)±f2(x)]d x =⎛b f 1(x)d x±b 2(x)d x ; ⎠a a (3)⎛b f(x)d x =⎛c d x +⎛b d x(其中a <c <b) . ⎠a ⎠c
质疑探究:你能用定积分的几何意义解释性质(3)吗?
提示:如图所示,设在区间[a,b]上恒有f(x)≥0,c 是区间(a,b) 内的一点,那么从几何图形上
看,直线x =c 把大的曲边梯形分成了两个小曲边梯形,因此,大曲边梯形的面积S 是两个
小曲边梯形的面积S 1,S 2之和,即S =S 1+S 2,用定积分表示就是性质(3).
4.微积分基本定理
一般地,如果f(x)是区间[a,b]上的连续函数,并且F′(x)=f(x),那么⎛b f(x)d x =F(b)-F(a). ⎠a
这个结论叫做微积分基本定理,又叫做牛顿莱布尼茨公式.
(2)几种典型的曲边梯形面积的计算方法:
①由三条直线x =a 、x =b(a<b) 、y =0,一条曲线y =f(x)(f(x)≥0)围成的曲
边梯形(如图) 的面积:
S =⎛b f (x )d x . ⎠a
②由三条直线x =a 、x =b (a <b ) 、y =0,一条曲线y =f (x )(f (x )≤0)围成的曲
边梯形(如图) 的面积:
S =|⎛b f (x )d x |=-⎛b f (x )d x . ⎠a ⎠a
③由两条直线x =a 、x =b (a <b ) 、两条曲线y =f (x ) 、y =g (x )(f (x )≥g (x )) 围成的曲边梯形(如 图) 的面积:
S =⎛b [f (x ) -g (x )]dx . ⎠a
二. 导思、导研
【探究一】利用微积分基本定理求定积分
【例1】利用微积分基本定理求下列定积分: (1) ⎰1(x +x -2) dx (2)⎰0(sinx -cos 2x ) dx (3)⎰04-x 2dx 3412π22
【探究二】利用定积分求平面图形的面积
2【例2】 (2010年山东潍坊模拟) 由抛物线y =x -1,直线x =2,y =0所围成的图形的面积是________.
【探究三】定积分在物理方面的应用
1【例3】 一物体做变速直线运动,其vt 曲线如图所示,则该物体在
s ~6 s 间的运动路程为________. 2
变式探究3:一物体以v =3t 2+10t +3的速度沿直线运动,则该物体开始运动后5秒内所经过的路
程s 为________米.(速度单位:米/秒,路程单位:米)
三.提升总结
1. 利用微积分基本定理求定积分
(1)对被积函数,要先化简,再求积分.
(2)求被积函数为分段函数的定积分,依据定积分“对区间的可加性”,分段积分再求和.
(3)对于含有绝对值符号的被积函数,要先去掉绝对值号再求积分.
2. 利用定积分求曲边梯形面积的步骤:
(1)画出曲线的草图.
(2)借助图形,确定被积函数,求出交点坐标,确定积分的上、下限.
(3)将“曲边梯形”的面积表示成若干个定积分的和或差.
(4)计算定积分,写出答案.
3. 定积分在物理方面的应用主要包括:
①求变速直线运动的路程;
②求变力所做的功.
导练
1.下列积分的值等于1的是
⎛1⎛1A. ⎜x d x B. ⎜(x +1)d x ⎜⎜⎠0⎠0 ( )
11⎛1C. ⎛x ⎜1 dx D. ⎜⎜⎜2⎠⎠001x 2.(2011·福建) ⎛ ⎜(e+2x )d x 等于 ( ) .⎜⎠0
A .1 B .e -1 C.e D .e +1
ππ湖南) 由直线x =-x y =0与曲线y =cos 3.(2011·33
x 所围成的封闭图形的面积为 ( ) . 13A. B .1 C. D. 3 22
4.(人教A 版教材习题改编) 汽车以v =(3t +2)m/s作变速直线运动时,在第1 s至第2 s间的1 s内经过的路程是________.
5. 给出如下命题:
①⎛a d x =⎛b d x =b -a (a ,b 为常数且a
π②⎛0-11-x 2d x =⎛11-x 2d x = ⎠4⎠0
③曲线y =sin x ,x ∈[0,2π]与直线y =0围成的两个封闭区域的面积之和为2.
其中正确命题的个数为( ) (A)0 (B)1 (C)2 (D)3
答案:
例1.
思路点拨:正确求出被积函数的原函数,再用微积分基本定理求解. 22解:(1)⎛⎜(x+2x +1) d x ⎠1 2222⎛⎛⎛=x d x +2x d x +1d x ⎜⎜⎜⎠1⎠1⎠1 3x 192222 =1+x |1+x|1=. 33
π ⎛πsin xd x -⎛πcos xd x (2)⎛(sin x-cos x)d x =⎜⎜⎜ ⎠0⎠0⎠0 =(-cos x)|0π-sin x|0π=2.
例2.
思路点拨:画出图象,求出抛物线与x 轴的交点,然后用定积分求面积. 解析:抛物线y =x 2-1与x 轴的交点为(-1,0) 和(1,0),如图, 2221⎛所求面积S =(x-1) d x +(1-x ) d x -1⎛ ⎜⎠⎠1 118 =(3-x)|12+(x-3)|-11=333
8答案: 3
例3.
变式
2325⎛解析:s =(3t +10t +3)d t =(t +5t +3t )|50=265(米) . ⎜⎠0 即该物体开始运动后5秒内所经过的路程是265米.
答案:265
导练
5.
1 解析:①错;对于②,两个积分都表示个单位圆的面积,即⎛1-x d x =⎛⎜⎠4 ⎠0 π22ππ 11-x d x =⎛sin x d x +∫π(-sin x)d x -⎜4⎠0
=-cos x|0π+cos x|π2π=2+2=4,③错.故应选B .