第6 章 定 积 分
本章将讨论积分学中的另一个基本问题――定积分,即某种和式的极
限问题.对于定积分概念,它是由实际问题的需要而引进数学领域的,并且在各个
领域中都有广泛的应用,特别是在物理学、几何学和经济学中的应用更加明显和重
要,因为这些领域中许多量的计算*终都可归结为计算某个函数的定积分.
虽然定积分与不定积分是两种完全不相同的概念,属于积分学中的两个基本
问题,但它们之间却可通过原函数而存在内在联系,并且这种联系体现在牛顿-莱
布尼茨公式上.正是这种内在的联系,才使得定积分的计算得以简化,进而使积分
学成为解决实际问题的有力工具.
6.1 引例及定积分概念
6.1.1 问题的引入
为了方便理解定积分的概念,先讨论下面的具体问题――求曲边梯形的面积.
图6.1
引例 曲边梯形的面积.设f( x)是定义在闭
区间[ a ,b]上的非负连续函数,则由直线x = a ,x =
b ,y = 0 与曲线y = f( x)所围成的平面图形D 称为
曲边梯形(图6.1) ,试求曲边梯形D 的面积A.
分析 从几何直观上来看,曲边梯形D 的面
积A 是存在的.现在的问题是如何计算曲边梯形
D 的面积的**值? 众所周知,矩形是特殊的梯
形,其面积非常容易计算.但在一般情况下,无法用计算矩形面积的方法直接得到
曲边梯形的面积,即不能用初等数学的方法去解决面积A 的计算问题,而需要采
用极限的方法来解决,下面进行讨论.
解 (1) 分割(化整为零).用任意一组分点a = x0 < x1 < x2 < … < xn - 1 <
xn = b 将闭区间[ a ,b]分割成n 个小闭区间
x0 ,x1 , x1 ,x2 ,… , xi - 1 ,xi ,… , xn - 1 ,xn ,
同时过每个分点xi 作垂直于x 轴的直线x = xi ( i = 1 ,2 ,… ,n - 1) ,则这些直线把
曲边梯形D 分割成n 个小曲边梯形(图6.2)
D1 ,D2 ,… ,Di ,… ,Dn ,
并记Δ xi 为x i - xi- 1 为小闭区间xi-