2017-2018版高中數(shù)學(xué) 第一章 導(dǎo)數(shù)及其應(yīng)用 1.4.1 曲邊梯形面積與定積分（二）學(xué)案 新人教B版選修2-2

1.4.1曲邊梯形面積與定積分(二)明目標(biāo)、知重點(diǎn)1.了解定積分的概念，會(huì)用定義求定積分.2.理解定積分的幾何意義.3.掌握定積分的基本性質(zhì)定積分的概念、幾何意義及性質(zhì)定積分概念定積分：設(shè)函數(shù)yf(x)定義在區(qū)間a，b上，用分點(diǎn)ax0<x1<x2<xn1<xnb，把區(qū)間a，b分為n個(gè)小區(qū)間，其長(zhǎng)度依次為xixi1xi，i0,1,2，n1.記為這些小區(qū)間長(zhǎng)度的最大者，當(dāng)趨近于0時(shí)，所有的小區(qū)間長(zhǎng)度都趨近于0，在每個(gè)區(qū)間內(nèi)任取一點(diǎn)i，作和式In(i)xi.當(dāng)0時(shí)，如果和式的極限存在，我們把和式In的極限叫做函數(shù)f(x)在區(qū)間a，b上的定積分，記作f(x)dx，即f(x)dx(i)xi.這里a與b分別叫作積分下限與積分上限，區(qū)間a，b叫做積分區(qū)間，函數(shù)f(x)叫做被積函數(shù)，x叫做積分變量，f(x)dx叫做被積式幾何意義如果在區(qū)間a，b上函數(shù)f(x)連續(xù)且恒有f(x)0，那么定積分f(x)dx表示由直線xa，xb(ab)，y0和曲線yf(x)所圍成的曲邊梯形的面積.基本性質(zhì)kf(x)dxkf(x)dx(k為常數(shù))；f1(x)±f2(x)dxf1(x)dx±f2(x)dx；f(x)dxf(x)dxf(x)dx(其中a<c<b).探究點(diǎn)一定積分的概念思考1分析求曲邊梯形的面積和變速直線運(yùn)動(dòng)的路程，找一下它們的共同點(diǎn)答兩個(gè)問題均可以通過“分割、近似代替、求和、取極限”解決，都可以歸結(jié)為一個(gè)特定形式和的極限思考2怎樣正確認(rèn)識(shí)定積分f(x)dx?答(1)定積分f(x)dx是一個(gè)數(shù)值(極限值)它的值僅取決于被積函數(shù)與積分上、下限，另外f(x)dx與積分區(qū)間a，b息息相關(guān)，不同的積分區(qū)間，所得值也不同(2)定積分就是和的極限(i)·x，而f(x)dx只是這種極限的一種記號(hào)，讀作“函數(shù)f(x)從a到b的定積分”(3)函數(shù)f(x)在區(qū)間a，b上連續(xù)這一條件是不能忽視的，它保證了和的極限(定積分)的存在(實(shí)際上，函數(shù)連續(xù)是定積分存在的充分條件，而不是必要條件)例1利用定積分的定義，計(jì)算x3dx的值解令f(x)x3.(1)分割在區(qū)間0,1上等間隔地插入n1個(gè)分點(diǎn)，把區(qū)間0,1等分成n個(gè)小區(qū)間，(i1,2，n)，每個(gè)小區(qū)間的長(zhǎng)度為x.(2)近似代替、求和取i(i1,2，n)，則x3dxSnf()·x ()3·i3·n2(n1)2(1)2.(3)取極限x3dxSn (1)2.反思與感悟(1)利用定積分定義求定積分的數(shù)值仍然是“分割、近似代替、求和、取極值”這一過程，需要注意的是在本題中將近似代替、求和一起作為步驟(2)，從而省略了解題步驟(2)從過程來看，當(dāng)f(x)0時(shí)，定積分就是區(qū)間對(duì)應(yīng)曲邊梯形的面積跟蹤訓(xùn)練1用定義計(jì)算(1x)dx.解(1)分割：將區(qū)間1,2等分成n個(gè)小區(qū)間(i1,2，n)，每個(gè)小區(qū)間的長(zhǎng)度為x.(2)近似代替、求和：在上取點(diǎn)i1(i1,2，n)，于是f(i)112，從而得(i)x(2)··n012(n1)2·2.(3)取極限：S 2.因此(1x)dx.探究點(diǎn)二定積分的幾何意義思考1從幾何上看，如果在區(qū)間a，b上函數(shù)f(x)連續(xù)且恒有f(x)0，那么f(x)dx表示什么？答當(dāng)函數(shù)f(x)0時(shí)，定積分f(x)dx在幾何上表示由直線xa，xb(a<b)，y0及曲線yf(x)所圍成的曲邊梯形的面積思考2 當(dāng)f(x)在區(qū)間a，b上連續(xù)且恒有f(x)0時(shí)，f(x)dx表示的含義是什么？若f(x)有正有負(fù)呢？答如果在區(qū)間a，b上，函數(shù)f(x)0時(shí)，那么曲邊梯形位于x軸的下方(如圖)由于>0，f(i)0，故f(i)0.從而定積分f(x)dx0，這時(shí)它等于如圖所示曲邊梯形面積的相反值，即f(x)dxS.當(dāng)f(x)在區(qū)間a，b上有正有負(fù)時(shí)，定積分f(x)dx表示介于x軸、函數(shù)f(x)的圖象及直線xa，xb(ab)之間各部分面積的代數(shù)和(在x軸上方的取正，在x軸下方的取負(fù))(如圖)，即f(x)dxS1S2S3.例2用定積分的幾何意義求：(1)(3x2)dx；(2)(3) (|x1|x1|4)dx；(4)dx(b>a)解(1)如圖1陰影部分面積為，從而(3x2)dx.(2)如圖2，由于A的面積等于B的面積，從而0.(3)令f(x)|x1|x1|4，作出f(x)在區(qū)間3,3上的圖象，如圖3所示，易知定積分3f(x)dx表示的就是圖中陰影部分的面積的代數(shù)和陰影部分的面積S1S31，S26， (|x1|x1|4)dx1164.(4)令yf(x)，則有(x)2y2()2(y0)，f(x)表示以(，0)為圓心，半徑為的上半圓，而這個(gè)上半圓的面積為Sr2()2，由定積分的幾何意義可知dx.反思與感悟利用幾何意義求定積分，關(guān)鍵是準(zhǔn)確確定被積函數(shù)的圖象，以及積分區(qū)間，正確利用相關(guān)的幾何知識(shí)求面積不規(guī)則的圖象常用分割法求面積，注意分割點(diǎn)的準(zhǔn)確確定跟蹤訓(xùn)練2利用幾何意義計(jì)算下列定積分：(1)dx；(2)(3x1)dx.解(1)在平面上y表示的幾何圖形為以原點(diǎn)為圓心以3為半徑的上半圓，其面積為S··32.由定積分的幾何意義知dx.(2)由直線x1，x3，y0，以及y3x1所圍成的圖形，如圖所示：(3x1)dx表示由直線x1，x3，y0以及y3x1所圍成的圖形在x軸上方的面積減去在x軸下方的面積，(3x1)dx×(3)×(3×31)(1)×216. 探究點(diǎn)三定積分的性質(zhì)思考1定積分的性質(zhì)可作哪些推廣？答定積分的性質(zhì)的推廣f1(x)±f2(x)±±fn(x)dxf1(x)dx±f2(x)dx±±fn(x)dx；f(x)dxc1af(x)dxc2c1f(x)dxbcnf(x)dx(其中nN)思考2如果一個(gè)函數(shù)具有奇偶性，它的定積分有什么性質(zhì)？答奇、偶函數(shù)在區(qū)間a，a上的定積分若奇函數(shù)yf(x)的圖象在a，a上連續(xù)不斷，則f(x)dx0.若偶函數(shù)yg(x)的圖象在a，a上連續(xù)不斷，則g(x)dx2g(x)dx.例3計(jì)算(x3)dx的值解如圖，由定積分的幾何意義得dx，x3dx0，由定積分性質(zhì)得(x3)dxdxx3dx.反思與感悟根據(jù)定積分的性質(zhì)計(jì)算定積分，可以先借助于定積分的定義或幾何意義求出相關(guān)函數(shù)的定積分，再利用函數(shù)的性質(zhì)、定積分的性質(zhì)結(jié)合圖形進(jìn)行計(jì)算跟蹤訓(xùn)練3已知x3dx，x3dx，x2dx，x2dx，求：(1)3x3dx；(2)6x2dx；(3)(3x22x3)dx.解(1)3x3dx3x3dx3(x3dxx3dx)3×()12；(2)6x2dx6x2dx6(x2dxx2dx)6×()126；(3)(3x22x3)dx3x2dx2x3dx3x2dx2x3dx3×2×7.1下列結(jié)論中成立的個(gè)數(shù)是()x3dx·；x3dx·；x3dx·.A0 B1 C2 D3答案C解析成立2定積分f(x)dx的大小()A與f(x)和積分區(qū)間a，b有關(guān)，與i的取法無關(guān)B與f(x)有關(guān)，與區(qū)間a，b以及i的取法無關(guān)C與f(x)以及i的取法有關(guān)，與區(qū)間a，b無關(guān)D與f(x)、積分區(qū)間a，b和i的取法都有關(guān)答案A3根據(jù)定積分的幾何意義，用不等號(hào)連接下列式子：xdx_x2dx；dx_2dx.答案><4若x2dx9，則常數(shù)T的值為_答案3解析令f(x)x2.(1)分割將區(qū)間0，Tn等分，則x.(2)近似代替、求和取i(i1,2，n)，Sn()2·2(1222n2)·(1)(2)(3)取極限S ×29, T327，T3.呈重點(diǎn)、現(xiàn)規(guī)律1定積分f(x)dx是一個(gè)和式f(i)的極限，是一個(gè)常數(shù)2可以利用“分割、近似代替、求和、取極限”求定積分；對(duì)于一些特殊函數(shù)，也可以利用幾何意義求定積分3定積分的幾何性質(zhì)可以幫助簡(jiǎn)化定積分運(yùn)算8