基本定義
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設F(x)為函數(shù)f(x)的一個原函數(shù),我們把函數(shù)f(x)的所有原函數(shù)F(x)+C(C為任意常數(shù))叫做函數(shù)f(x)的不定積分(indefinite integral)。
記作∫f(x)dx。其中∫叫做積分號(integral sign),f(x)叫做被積函數(shù)(integrand),x叫做積分變量,f(x)dx叫做被積式,C叫做積分常數(shù),求已知函數(shù)的不定積分的過程叫做對這個函數(shù)進行積分。
積分
由定義可知:
求函數(shù)f(x)的不定積分,就是要求出f(x)的所有的原函數(shù),由原函數(shù)的性質(zhì)可知,只要求出函數(shù)f(x)的一個原函數(shù),再加上任意的常數(shù)C,就得到函數(shù)f(x)的不定積分。
也可以表述成,積分是微分的逆運算,即知道了導函數(shù),求原函數(shù)。
主要分類
不定積分
眾所周知,微積分的兩大部分是微分與積分。微分實際上是函數(shù)的微小的增量,函數(shù)在某一點的導數(shù)值乘以自變量以這點為起點的增量,得到的就是函數(shù)的微分;它近似等于函數(shù)的實際增量(這里主要是針對一元函數(shù)而言)。而積分是已知一函數(shù)的導數(shù),求這一函數(shù)。所以,微分與積分互為逆運算。
實際上,積分還可以分為兩部分。第一種,是單純的積分,也就是已知導數(shù)求原函數(shù),而若F(x)的導數(shù)是f(x),那么F(x)+C(C是常數(shù))的導數(shù)也是f(x),也就是說,把f(x)積分,不一定能得到F(x),因為F(x)+C的導數(shù)也是f(x),C是任意的常數(shù),所以f(x)積分的結(jié)果有無數(shù)個,是不確定的,我們一律用F(x)+C代替,這就稱為不定積分。
用公式表示是:f'(x)=g(x)-∫g(x)dx=f(x)+c
定積分
而相對于不定積分,還有定積分。所謂定積分,其形式為∫[a:b]f(x)dx 。之所以稱其為定積分,是因為它積分后得出的值是確定的,是一個數(shù),而不是一個函數(shù)。
積分題目
微積分的最初發(fā)展中,定積分即黎曼積分。用自己的話來說,就是把直角坐標系上的函數(shù)的圖象用平行于y軸的直線和x軸把其分割成無數(shù)個矩形,然后把某個區(qū)間[a,b]上的矩形的面積累加起來,所得到的就是這個函數(shù)的圖象在區(qū)間[a,b]的面積。實際上,定積分的上下限就是區(qū)間的兩個端點a、b。而實變函數(shù)中,可以利用測度論將黎曼積分推廣到更加一般的情況,如勒貝格積分.
用公式表示是:∫ [a,b]f(x)dx=lim(n-∞)∑(0-n)a+f(ti)*(b-a)/n
兩者關系
我們可以看到,定積分的本質(zhì)是把圖象無限細分,再累加起來,而積分的本質(zhì)是求一個函數(shù)的原函數(shù)。它們看起來沒有任何的聯(lián)系,那么為什么定積分寫成積分的形式呢?
定積分與積分看起來風馬牛不相及,但是由于一個數(shù)學上重要的理論的支撐,使得它們有了本質(zhì)的密切關系。把一個圖形無限細分再累加,這似乎是不可能的事情,但是由于這個理論,可以轉(zhuǎn)化為計算積分。這個重要理論就是大名鼎鼎的牛頓-萊布尼茲公式,它的內(nèi)容是:
若F'(x)=f(x)
那么∫[a:b]f(x)dx =F(a)-F(b)
但是這里x出現(xiàn)了兩種意義,一是表示積分上限,二是表示被積函數(shù)的自變量,但定積分中被積函數(shù)的自變量取一個定值是沒意義的。雖然這種寫法是可以的,但習慣上常把被積函數(shù)的自變量改成別的字母如t,這樣意義就非常清楚了:
Φ(x)=∫[a:b]f(t)dt
牛頓-萊布尼茲公式用文字表述,就是說一個定積分式的值,就是上限在原函數(shù)的值與下限在原函數(shù)的值的差。
正這個理論揭示了積分與黎曼積分本質(zhì)的聯(lián)系,可見其在微積分學乃至整個高等數(shù)學上的重要地位,因此,牛頓-萊布尼茲公式也被稱作微積分基本定理。
#include?stdio.h
#define?RES?(1e-6)
double?integ(double?a,double?b,double?f(double))
{
double?sum;
for(sum=0;ab;a+=RES)
{
sum+=f(a)*RES;
}
return?sum;
}
double?f(double?x)
{
return?x*x;
}
int?main()
{
printf("%lf\n",integ(0,0.1,f));
return?0;
}
#include?stdio.h
#include?math.h
double?f1(?double?x?)
{
return?1?/?(?1?+?4?*?x?*?x?);
}
double?f2(?double?x?)
{
return?(?log(x+1)?)?/?(?1?+?x*x)?;
}
double?jifen(?double?a,?double?b,?int?n,?double?(*f)(double)?)
{
double?h?=?(b-a)/2;
double?s?=?0.0;
int?i;
for(?i=0;?in;?i++?)
s?=?s?+?0.5?*?(?f(a+i*h)?+?f(a+(i+1)*h)?)?*?h;
return?s;
}
int?main()
{
double?a,?b,?s;
printf(?"函數(shù)1?f(x)?=?1/(1+4x^2)?區(qū)間[-1,1]定積分:%f\n",?jifen(?-1,?1,?1000,?f1)?);
printf(?"函數(shù)2?f(x)?=?ln(1+x)/(1+x^2)?區(qū)間[0,1]定積分:%f\n",?jifen(?0,?1,?1000,?f2)?);
}
#includestdio.h
#include math.h
double integral(double a,double b,int n)
{
double x,y,dx,sum=0.0;
int i;
dx = (b-a) /(double) n;
for (i=0;i=n;i++){
y = sin(a+dx * i);
sum = sum + y;
}
y = sum / (double) (n+1) * (b-a);
return y;
}
void main()
{
double a,b;
int n;
printf("Enter a,b,n\n");
scanf("%lf %lf %d",a,b,n);
printf("%lf", integral(a,b,n) );
}