第30章 你是要求签名吗(1 / 2)

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微积分的基本公式共有四大公式:1.牛顿-莱布尼茨公式,又称为微积分基本公式2.格林公式,把封闭的曲线积分化为区域内的二重积分,它是平面向量场散度的二重积分3.高斯公式,把曲面积分化为区域内的三重积分,它是平面向量场散度的三重积分4.斯托克斯公式,与旋度有关。这四大公式构成了经典微积分学教程的骨干。

牛顿-莱布尼茨公式

基本简介:若函数f(x)在[a,b]上连续,且存在原函数f(x),则f(x)在[a,b]上可积,且莱布尼茨公式,这即为牛顿-莱布尼茨公式。理解:比如路程公式:距离s=速度v*时间t,即s=v*t,那么如果t是从时间a开始计算到时间b为止,t=b-a,而如果v不能在这个时间段内保持均速,那么上面的这个公式(s=v*t,t=b-a)就不能和谐的得到正确结果,于是引出了定积分的概念。

公式应用:那么如何在用积分得到上述路程公式呢

公式这个公式能表明路程s是每个不同速度时候行驶的时间和当前速度乘积的和。牛顿-莱布尼茨公式的意义就在于把不定积分与定积分联系了起来,也让定积分的运算有了一个完善、令人满意的方法。下面就是该公式的证明全过程:对函数f(x)于区间[a,b]上的定积分表达为:

b∫a*f(x)dx

现在我们把积分区间的上限作为一个变量,这样我们就定义了一个新的函数:

Φ(x)=x∫a*f(x)dx

但是这里x出现了两种意义,一是表示积分上限,二是表示被积函数的自变量,但定积分中被积函数的自变量取一个定值是没意义的。为了只表示积分上限的变动,我们把被积函数的自变量改成别的字母如t,这样意义就非常清楚了:

Φ(x)=x∫a*f(t)dt

研究这个函数Φ(x)的性质:1、定义函数Φ(x)=x(上限)∫a(下限)f(t)dt,则Φ与格林公式和高斯公式的联系

'(x)=f(x)。

证明:让函数Φ(x)获得增量Δx,则对应的函数增量

ΔΦ=Φ(xΔx)-Φ(x)=xΔx(上限)∫a(下限)f(t)dt-x(上限)∫a(下限)f(t)dt

显然,xΔx(上限)∫a(下限)f(t)dt-x(上限)∫a(下限)f(t)dt=xΔx(上限)∫x(下限)f(t)dt

而ΔΦ=xΔx(上限)∫x(下限)f(t)dt=f(ξ)Δx(ξ在x与xΔx之间,可由定积分中的中值定理推得,当Δx趋向于0也就是ΔΦ趋向于0时,ξ趋向于x,f(ξ)趋向于f(x),故有limΔx→0ΔΦ/Δx=f(x)

可见这也是导数的定义,所以最后得出Φ'(x)=f(x)。

2、b(上限)∫a(下限)f(x)dx=f(b)-f(a),f(x)是f(x)的原函数。

证明:我们已证得Φ'(x)=f(x),故Φ(x)c=f(x)

但Φ(a)=0(积分区间变为[a,a],故面积为0),所以f(a)=c

于是有Φ(x)f(a)=f(x),当x=b时,Φ(b)=f(b)-f(a),

而Φ(b)=b(上限)∫a(下限)f(t)dt,所以b(上限)∫a(下限)f(t)dt=f(b)-f(a)

把t再写成x,就变成了开头的公式,该公式就是牛顿-莱布尼茨公式。

高阶导数莱布尼兹公式

(uv)^(n)=∑(n,k=0)c(k,n)*u^(n-k)*v^(k)

注:c(k,n)=n!/(k!(n-k)!)^代表后面括号及其中内容为上标,求xx阶导数

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