单变量微积分笔记15——微积分第二基本定理

微积分第二基本定理

  这里需要注意t与x的关系,它的意思是一个函数能够找到相应的积分方式去表达。如果F’=f,则:

  下面是第二基本定理的证明。

  证明需要采用画图法,如上图所示,曲线是y=f(x),两个阴影部分的面积分别是G(x)和ΔG(x),其中:

  当Δx足够小时:

示例1

 

  根据微积分第二基本定理:

  下面做一下验证:

示例2

  解微分方程, L’(x) = 1/x; L(1) = 0

  按照以往的求解方式:

  现在根据微积分第二基本定理,可以直接写作:

 

  这种表达式其实是比过去的对数形式更有效的一种表达。

第二基本定理的链式法则

  由于积分上界是x2,所以不符合标准的第二基本定理,求解这类问题的一般步骤是使用链式法则求解。

 

  这种求解方法具有通用性,积分上界是任何函数都可以用该方法求解。

超越函数

  微积分第二基本定理可以得出很多新函数。下面是一个例子:

  就是著名的高斯函数。

  f(x)表示x>=0时,曲线与x轴的面积,f(x)就是一个超越函数。超越函数最有趣的地方是,它不能用过去的任何代数函数表示出来,包括对数、指数、三角函数等,只有用微积分才能有效地表达。下图就是一个超越函数的曲线:

  

综合示例

示例1 

  根据第二基本定理,

示例2

  首先来看二阶近似的定义(关于近似和二阶近似可参考数学笔记6——线性近似和二阶近似):

  当x≈x0=0时

 

  对于本例:

 

  前提条件是f在0附近是可微的。

 


   出处:微信公众号 "我是8位的"

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