当前课程知识点:微积分——极限理论与一元函数 > 第七章 定积分 > 第二节 定积分的性质 > 定积分性质的应用
好刚刚我们讲了定积分的一些性质
下面我们举几个例题来看一下
这些性质到底是怎么用的
如果f是一个连续函数
并且f(x)是大于等于0的
x属于[a,b]
ab上f(x)的定积分等于0
充分必要条件是f(x)恒等于0
x属于[a,b]的时候
连续的非负函数如果定积分为0
那就只有一个函数可以
就是0函数
我们来证明一下
这是显然的
0函数的定积分当然是等于0
我们来证明反过来
反证法
如果说
f(x)在[a,b]区间上不恒为0
那么至少存在一个x0属于[a,b]区间
使得f(x0)这点函数值是不等于0
因为f是一非负函数
只要有一点不等于0
实际就意味着f(x0)是大于0的
f这样子
f(x0)这点值的函数值是大于0的
连续函数的性质告诉我们
一点大于0
一定一片大于0
所以我取ε就等于二分之f(x0)
这是一个大于0的式子
因为它是连续函数
连续函数性质告诉我们
存在一个δ大于0
使得在这范围内
在(x0-δ到x0+δ)范围内
就f(x)减去f(x0)的
绝对值一定小于二分之f(x)
在这里面
我们实际上已经假设x0是在[a,b]
这个有界闭区间的内部的点
如果是在端点
在a点或者在b点的取到x0点
那么实际上来讲这个是左右的开区间
实际上只能取一半
但是无论取整体的左右开区间也好
取左边开区间也好
取右边开区间的一半也好
实际上对我们的证明都是没有影响
我们从这个不等式可以推出来
当x在(x0-δ,x0+δ)
这个区间里面的时候
f(x)是大于二分之f(x0)
既然是定积分是保序的
那么我们来看看
从a到b的f(x)定积分
可以写成
从a到x0-δ
f(x)的定积分
加上从x0-δ到x0+δ
f(x)的定积分
加到从x0+δ到b的f(x)定积分
这时候大家想一下
已经用了定积分关于积分区间的可加性
从本来是从a到b
本来是从a到b的情况下
我现在把它积到a到x0-δ
然后再从x0-δ积到x0+δ
然后从x0+δ再积到b
这个闭区间右边的那个点上
所以已经用了定积分关于
积分区域的可加性的性质
那么我们一个一个积分来判断
对于这个积分
我们把它叫第一个积分
这个积分我们把它叫第二个积分
这个是第三个积分
对于第一个积分来讲
在这个a到x0-δ
因为我们知道
f是个连续函数
非负函数
所以f(x)大于等于0
所以第一个积分的
定积分的保序关系告诉我们
I第一个积分一定大于等于0
同样第三个积分也是大于等于0
我们来看看第二个积分
在第二个积分也就是说在
x0-δ到x0+δ这个小区间上
f(x)是大于等于二分之f(x0)的
所以我们可以知道
在x0-δ到x0+δ这个区间上
我们加上等号吧
无所谓
大于那当然不好大于等于
这个区间上
这个f(x)的积分
一定大于等于从x0-δ到x0+δ
这个常数
f(x0)除以二这么一个积分
这是一个常数
常数的积分是不是就相当于
直线构成的长方形的面积
等于高就是二分之f(x0)
乘上长就是2倍的δ
也就等于f(x0)乘上δ
我们讲过f(x0)是大于0的
δ也是大于0的
所以这是一个大于0的数
这也就告诉我们
从a到b的区间上
分成三小段
I是大于等于0的
III是大于等于0的
II是大于0的
结论就是这个定积分一定是大于0的
那这样的话当然就是矛盾了
跟谁矛盾了
就跟我们原来的条件定积分等于0矛盾
由什么东西造成了这个矛盾
就是我们原来的假设
如果f(x)不恒等于0的话
那就可以推出跟条件矛盾的结论
那什么东西错了
假设不成立
所以假设不成立
也就是说后面那句话
就是我们题目要求的
如果说定积分等于0的
f(x)在这[a,b]区间
一定就是恒等于0的
好我们再来用定积分的
性质来证明一道题
求证lim n趋于正无穷
从n到n+πsinx除以
x这个定积分是等于0的
我们来看一下
积分中值定理
因为我们知道sinx除以x
一定是在[n,n+π]这个区间上
一定是一个连续函数
所以定积分的中值定理告诉我们
从n到n+π
sinx除以x的dx
一定存在一个ξ
使得它等于sinξn除以ξn
乘上1dxn到n+π
其中这个ξn
一定是在n到n+π之间的
这当然
1的积分就是区间的长度
所以实际上这个积分
就等于sinξn除以ξn乘上π
那么我们原来要求的这个极限
lim n趋于正无穷
从n到n+πsinx除以x
这么一个函数的定积分
就等于lim n趋于正无穷
sinξn除以ξn乘上π
sin这个函数当然是一个有界函数
它就在正负1之间
n趋于正无穷
ξn的选择是从n到n+π
那n趋于正无穷的时候
ξn一定趋于正无穷
所以最后的结论
上面是有界函数
底下是正无穷
-序言
--序言
-第一节 实数集的界与确界
--实数集的界
--实数集的确界
-第一节思考与练习
--思考题
--练习题
-第二节 函数的概念
--分段函数与隐函数
-第二节思考与练习
--思考题
--练习题
-第三节 函数的运算
--函数的反函数
-第三节思考与练习
--思考题
--练习题
-第四节 函数的初等性质
--函数的凸性
-第四节思考与练习
--思考题
--练习题
-第五节 初等函数
--初等函数
-第五节思考与练习
--思考题
--练习题
-第六节 极坐标方程与参数方程表示的几种曲线
-第一节 数列极限的概念与性质
--无穷大量
-第一节思考与练习
--思考题
--第二章 极限论--第一节思考与练习
-第二节 数列极限存在的充分条件
--单调有界收敛定理
-第二节思考与练习
--思考题
--第二章 极限论--第二节思考与练习
-第三节 Bolzano定理与Cauchy收敛准则
-第三节思考与练习
--思考题
--第二章 极限论--第三节思考与练习
-第四节 函数极限的概念与性质
--函数极限的概念
--函数极限的性质
-第四节思考与练习
--思考题
--第二章 极限论--第四节思考与练习
-第五节 函数极限的运算
-第五节思考与练习
--思考题
--第二章 极限论--第五节思考与练习
-第六节 无穷小量及其(阶的)比较
--无穷小量的比较
-第六节思考与练习
--思考题
--第二章 极限论--第六节思考与练习
-第一节 连续函数的概念与性质
--间断点的分类
--连续函数的性质
-第一节 思考与练习
--思考题
--第三章 连续函数--第一节 思考与练习
-第二节 闭区间上连续函数的性质
-第二节 思考与练习
--思考题
--第三章 连续函数--第二节 思考与练习
-第三节 函数的一致连续性
--一致连续的概念
-第三节 思考与练习
--思考题
--第三章 连续函数--第三节 思考与练习
-第一节 导数与微分的概念
--导数的概念
--导数的几何意义
--微分概念
-第一节 思考与练习
--思考题
--第四章 导数与微分--第一节 思考与练习
-第二节 导数与微分的运算
--导数的四则运算
--反函数求导法
-第二节 思考与练习
--思考题
--第四章 导数与微分--第二节 思考与练习
-第三节 几种特殊函数的求导法、高阶导数
--高阶导数
-第三节 思考与练习
--思考题
--第四章 导数与微分--第三节 思考与练习
-第一节 微分中值定理
--Fermat定理
--Rolle定理
-第一节 思考与练习
--思考题
--第五章 导数应用--第一节 思考与练习
-第二节 L'Hospital 法则
--0/0型不定式
--∞/∞型不定式
--其他形式的不定式
-第二节 思考与练习
--思考题
--第五章 导数应用--第二节 思考与练习
-第三节 函数的单调性与极值
--函数的单调性
--函数的极值
--函数最值的求法
-第三节 思考与练习
--思考题
--第五章 导数应用--第三节 思考与练习
-第四节 函数的凸性与拐点
--函数凸性的判别法
--拐点
--曲线的渐近性
-第四节 思考与练习
--思考题
--第五章 导数应用--第四节 思考与练习
-第五节 Taylor 公式
-第五节 思考与练习
--思考题
--第五章 导数应用--第五节 思考与练习
-第一节 概念与性质
--原函数的概念
--6-1视频纠正
-第一节思考与练习
--思考题
--第六章 原函数与不定积分--第一节思考与练习
-第二节 换元积分法
--第一换元法
--第二换元法
-第二节思考与练习
--思考题
--第六章 原函数与不定积分--第二节思考与练习
-第三节 分部积分法
--分步积分法
-第四节 有理函数的积分
--html
--第六章 原函数与不定积分--第四节思考与练习
-第五节 简单无理式的积分
--无理函数的有理化
--第六章 原函数与不定积分--第五节思考与练习
-第一节 积分概念与积分存在条件
--定积分的概念
-- 函数的可积性
--第七章 定积分--第一节思考与练习
-第二节 定积分的性质
--定积分的性质
--定积分性质的应用
-第三节 变上限积分与Newton—Leibniz公式
--变上限积分
--复合变限积分
--定积分的计算
--第七章 定积分--第三节思考与练习
-第四节 定积分的换元积分法与分部积分法
--第七章 定积分--第四节思考与练习
-第五节 定积分的几何应用
--平面区域的面积
--曲线的弧长
--平面曲线的曲率
--第七章 定积分--第五节思考与练习
-第六节 定积分的物理应用
--物理应用简介
-第七节 反常积分
--反常积分
--其他无穷积分
--第七章 定积分--第七节思考与练习
-第一节 数项级数的概念与性质
--第八章 级数--第一节 思考与练习
-第二节 正项级数的收敛判别法
--第八章 级数--第二节 思考与练习
-第三节 任意项级数
--交错项级数
--绝对值判敛法
--第八章 级数--第三节 思考与练习
-第四节 函数级数
--第八章 级数--第四节 思考与练习
-第五节 幂级数
--Abel判别法
--收敛半径与收敛域
--幂级数的分析性质
--幂级数求和
--第八章 级数--第五节思考与练习
-第六节 傅里叶级数
--三角函数的正交性
--第八章 级数--第六节思考与练习