單變量微積分筆記15——微積分第二基本定理


微積分第二基本定理

  這里需要注意t與x的關系,它的意思是一個函數能夠找到相應的積分方式去表達。如果F’=f,則:

  下面是第二基本定理的證明。

  證明需要采用畫圖法,如上圖所示,曲線是y=f(x),兩個陰影部分的面積分別是G(x)和ΔG(x),其中:

  當Δx足夠小時:

示例1

 

  根據微積分第二基本定理:

  下面做一下驗證:

示例2

  解微分方程, L’(x) = 1/x; L(1) = 0

  按照以往的求解方式:

  現在根據微積分第二基本定理,可以直接寫作:

 

  這種表達式其實是比過去的對數形式更有效的一種表達。

第二基本定理的鏈式法則

  由於積分上界是x2,所以不符合標准的第二基本定理,求解這類問題的一般步驟是使用鏈式法則求解。

 

  這種求解方法具有通用性,積分上界是任何函數都可以用該方法求解。

超越函數

  微積分第二基本定理可以得出很多新函數。下面是一個例子:

  就是著名的高斯函數。

  f(x)表示x>=0時,曲線與x軸的面積,f(x)就是一個超越函數。超越函數最有趣的地方是,它不能用過去的任何代數函數表示出來,包括對數、指數、三角函數等,只有用微積分才能有效地表達。下圖就是一個超越函數的曲線:

  

綜合示例

示例1 

  根據第二基本定理,

示例2

  首先來看二階近似的定義(關於近似和二階近似可參考數學筆記6——線性近似和二階近似):

  當x≈x0=0時

 

  對於本例:

 

  前提條件是f在0附近是可微的。

 


   出處:微信公眾號 "我是8位的"

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