微积分是数学的一个重要分支,微分在微积分中起着至关重要的作用。微分的逆过程称为积分,逆过程称为积分,或者简单地说,微分的逆过程给出一个积分。根据所得结果,将积分分为定积分和不定积分两类。
定积分
f(x)的定积分是一个数,表示从x=a到x=b的曲线f(x)下的面积。
定积分有积分的上限和下限,它被称为定积分,因为在问题的最后,我们有一个数字,它是一个确定的答案。
不定积分
f(x)的不定积分是一个函数,它回答了这样一个问题:“微分时什么函数给出f(x)?”
对于一个不定积分,这里的积分没有上限和下限,我们得到的是一个仍然有x的答案,还有一个常数(通常用C表示)。
不定积分通常给出微分方程的通解。
不定积分是积分的一种普遍形式,可以解释为所考虑函数的反导数。
假设函数F的微分导致另一个函数F,F的积分给出积分。象征性地,这是写为
F(x)=∫ƒ(x) dx公司
或
F级=∫ƒ dx公司
其中F和ƒ 是x的函数,F是可微的。在上述形式中,它被称为Reimann积分,由此产生的函数伴随着一个任意常数。
不定积分通常产生一系列函数;因此,积分是不确定的。
积分和积分过程是求解微分方程的核心。然而,与差异化的步骤不同,集成的步骤并不总是遵循一个明确和标准的常规。有时,我们会发现解不能用初等函数显式表示。在这种情况下,解析解通常以不定积分的形式给出。
微积分基本定理
微积分的基本定理把定积分和不定积分联系起来:为了计算定积分,求出函数的不定积分(也称为反导数),并在x=a和x=b的端点处求值。
一旦我们对同一函数的积分进行求值,定积分和不定积分之间的差别就显而易见了。
考虑以下积分:
好 啊。让我们两个都做,看看有什么不同。
对于集成,我们需要在索引中添加一个,从而得到以下表达式:
在这个时间点上,C对我们来说只是一个常数。这个问题需要额外的信息来确定C的精确值。
让我们以确定的形式来计算同一个积分,即包括上下限。
从图形上讲,我们现在计算y=2和y=3之间的曲线f(x)=y3下的面积。
此评估的第一步与不定积分评估相同。唯一的区别是这次我们不加常数C。
本例中的表达式如下所示:
这是导致:
本质上,我们在表达式中先替换3,然后再替换2,得到它们之间的差异。
这是一个定值,与前面使用常数C不同。
让我们更详细地探讨常数因子(关于不定积分)。
如果y3的微分是3y2,那么
∫3y2dy=y3
然而,3y2可能是许多表达式的微分,其中有些表达式包括y3-5、y3+7等。。这意味着反转不是唯一的,因为在操作过程中常量是未知的。
一般来说,3y2是y3+C的微分,其中C是任何常数。顺便说一下,C被称为“积分常数”。
我们这样写:
∫ 3y2.dx=y3+C
不定积分的积分技术,如查表积分或Risch积分,会在积分过程中增加新的不连续性。出现这些新的不连续性是因为反导数可能需要引入复对数。
当变元穿过负实轴时,复对数具有跳跃不连续性,积分算法有时找不到这些跳跃相互抵消的表示。
如果定积分是通过先计算一个不定积分,然后将积分边界代入结果来计算的,那么我们必须意识到不定积分可能会产生不连续性。如果是这样,另外,我们必须研究积分区间中的不连续性。
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