定积分定义

时间:2025-02-12 20:44:16 单机游戏

定积分(definite integral)是积分的一种形式,用于表示函数 $f(x)$ 在区间 $[a, b]$ 上积分和的极限。具体来说,定积分可以理解为函数 $f(x)$ 在区间 $[a, b]$ 上图形与 $x$ 轴之间所围成的面积。

定积分的定义可以通过极限的概念来描述。设函数 $f(x)$ 在区间 $[a, b]$ 上连续,将区间 $[a, b]$ 等分成 $n$ 个小区间,每个小区间的长度为 $\Delta x$,记作 $\Delta x = \frac{b-a}{n}$。在每个小区间内,任取一点 $\xi_i$($i$ 为区间的序号,$i = 1, 2, \ldots, n$),然后计算在这个点处的函数值 $f(\xi_i)$。随着 $n$ 无限增大,我们可以得到一系列这样的函数值。定积分的定义可以表示为以下极限形式:

$$

\int_{a}^{b} f(x) \, dx = \lim_{{n \to \infty}} \sum_{i=1}^{n} f(\xi_i) \Delta x

$$

其中,$\sum$ 表示求和,$\xi_i$ 为小区间 $[x_{i-1}, x_i]$ 内的某个点。上述式子中,$\Delta x$ 是每个小区间的长度,也就是区间 $[a, b]$ 的总长度除以区间数 $n$,而 $\lim_{{n \to \infty}}$ 表示当 $n$ 趋向于无穷大时的极限值。

定积分的存在性要求函数 $f(x)$ 在区间 $[a, b]$ 上连续。如果函数 $f(x)$ 在区间 $[a, b]$ 上有界,且只有有限个间断点,则 $f(x)$ 在 $[a, b]$ 上也是可积的。

定积分与不定积分之间的关系是:若定积分存在,则它是一个具体的数值,而不定积分是一个函数表达式。它们之间通过牛顿-莱布尼茨公式联系起来:

$$

\int_{a}^{b} f(x) \, dx = F(b) - F(a)

$$

其中,$F(x)$ 是 $f(x)$ 的一个原函数,满足 $F'(x) = f(x)$。

综上所述,定积分是微积分中的一个重要概念,用于计算曲线下的面积以及求解函数在一定区间上的累积量。通过将区间无限细分并取极限,我们可以得到函数在区间上的定积分值。