定积分的性质

定积分的性质: 具有积分限的积分被称为定积分。它有一个上限和一个下限。它表示为

$$\int_{a}^{b}f(x) = F(b) − F(a)$$

定积分有许多性质。我们将逐一讨论每个性质并给出证明。

定积分用于计算曲线在给定区间内的面积。它们具有几个重要的性质,可以简化计算并提供对函数行为的更深入理解。

阅读更多: 定积分

以下是定积分的一些关键性质:

下面添加了定积分的各种性质,

性质 1: $$\int{a}^{b} f(x) dx = \int{a}^{b} f(y) dy$$

证明:

> $$\int_{a}^{b}$$

>

> $$f(x) dx…….(1)$$

>

> 假设 x = y

>

> dx = dy

>

> 将此代入方程 (1)

>

> $$\int_{a}^{b} f(y) dy$$

性质 2: $$\int_{a}^{b}$$

$$f(x) dx = -\int_{b}^{a}$$

$$f(x) dx$$

证明:

> $$\int_{a}^{b}$$

>

> $$f(x) dx = F(b) – F(a)……..(1)$$

>

> $$\int_{b}^{a}$$

>

> $$f(x) dx = F(a) – F(b)………. (2)$$

>

> 由 (1) 和 (2)

>

> 我们可以推导出 $$\int_{a}^{b}$$

>

> $$f(x) dx = -\int_{b}^{a}$$

>

> $$f(x) dx$$

性质 3: $$\int_{a}^{b}$$

$$f(x) dx = \int_{a}^{p}$$

$$f(x) dx + \int_{p}^{b}$$

$$f(x) dx$$

证明:

> $$\int_{a}^{b}$$

>

> $$f(x) dx = F(b) – F(a) ………..(1)$$

>

> $$\int_{a}^{p}$$

>

> $$f(x) dx = F(p) – F(a) ………..(2)$$

>

> $$\int_{p}^{b}$$

>

> $$f(x) dx = F(b) – F(p) ………..(3)$$

>

> 由 (2) 和 (3)

>

> $$\int_{a}^{p}$$

>

> $$f(x) dx + \int_{p}^{b}$$

>

> $$f(x) dx = F(p) – F(a) + F(b) – F(p)$$

>

> $$\int_{a}^{p}$$

>

> $$f(x) dx + \int_{p}^{b}$$

>

> $$f(x) dx = F(b) – F(a) = \int_{a}^{b}$$

>

> $$f(x) dx$$

>

> 因此,得证。

性质 4.1: $$\int_{a}^{b}$$

$$f(x) dx = \int_{a}^{b}$$

$$f(a + b – x) dx$$

证明:

> 假设

>

> a + b – x = y…………(1)

>

> -dx = dy

>

> 由 (1) 你可以看出

>

> 当 x = a

>

> y = a + b – a

>

> y = b

>

> 且当 x = b

>

> y = a + b – b

>

> y = a

>

> 用这些值替换,右侧的积分变为 $$-\int_{b}^{a}$$

>

> $$f(y)dy$$

>

> 根据性质 1 和性质 2,你可以说

>

> $$\int_{a}^{b}$$

>

> $$f(x) dx = \int_{a}^{b}$$

>

> $$f(a + b – x) dx$$

性质 4.2: 如果 a 的值给定为 0,那么性质 4.1 可以写成

> $$\int_{0}^{b}$$

>

> $$f(x) dx = \int_{0}^{b}$$

>

> $$f(b – x) dx$$

性质 5: $$\int_{0}^{2a}$$

$$f(x) dx = \int_{0}^{a}$$

$$f(x) dx + \int_{0}^{a}$$

$$f(2a – x) dx$$

证明:

> 我们可以将 $$\int_{0}^{2a}$$

>

> $$f(x) dx$$ 写为

>

> $$\int_{0}^{2a}$$

>

> $$f(x) dx = \int_{0}^{a}$$

>

> $$f(x) dx + \int_{a}^{2a}$$

>

> $$f(x) dx$$ ………….. (1)

>

> I = I1 + I2

>

> (根据性质 3)

>

> 假设 2a – x = y

>

> -dx = dy

>

> 此外当 x = 0

>

> y = 2a, 且当 x = a

>

> y = 2a – a = a

>

> 所以,$$\int_{0}^{a}$$

>

> $$f(2a – x)dx$$ 可以写成

>

> $$-\int_{2a}^{a}$$

>

> $$f(y) dy$$ = I2

>

> 用 I2 的值替换方程 (1),我们得到

>

> $$\int_{0}^{2a}$$

>

> $$f(x) dx = \int_{0}^{a}$$

>

> $$f(x) dx + \int_{0}^{a}$$

>

> $$f(2a – x) dx$$

性质 6 : $$\int{0}^{2a} f(x) dx = 2\int{0}^{a}f(x) dx$$; 如果 $$f(2a – x) = f(x)$$

= 0; 如果 $$f(2a – x) = -f(x)$$

证明:

> 根据性质 5,我们可以将 $$\int_{0}^{2a}$$

>

> $$f(x) dx$$ 写为

>

> $$\int_{0}^{2a}$$

>

> $$f(x) dx =\int_{0}^{a}$$

>

> $$f(x) dx + \int_{0}^{a}$$

>

> $$f(2a – x) dx$$ ………….(1)

>

> 第 1 部分: 如果 $$f(2a – x) = f(x)$$

>

> 那么方程 (1) 可以写成

>

> $$\int_{0}^{2a}$$

>

> $$f(x) dx =\int_{0}^{a}$$

>

> $$f(x) dx + \int_{0}^{a}$$

>

> $$f(x) dx$$

>

> 这可以进一步写成

>

> $$\int_{0}^{2a}$$

>

> $$f(x) dx = 2 \int_{0}^{a}$$

>

> $$f(x) dx$$

>

> 第 2 部分: 如果 $$f(2a – x) = -f(x)$$

>

> 那么方程 (1) 可以写成

>

> $$\int_{0}^{2a}$$

>

> $$f(x) dx= \int_{0}^{a}$$

>

> $$f(x) dx – \int_{0}^{a}$$

>

> $$f(x) dx$$

>

> 这可以进一步写成

>

> $$\int_{0}^{2a}$$

>

> $$f(x) dx= 0$$

性质 7: $$\int{-a}^{a} f(x) dx = 2\int{0}^{a}f(x) dx$$; 如果一个函数是偶函数,即 $$f(-x) = f(x)$$

= 0; 如果一个函数是奇函数,即 $$f(-x) = -f(x)$$

证明:

> 根据性质 3,我们可以将

>

> $$\int_{-a}^{a}$$

>

> $$f(x) dx$$ 写为

>

> $$\int_{-a}^{a}$$

>

> $$f(x) dx = \int_{-a}^{0}$$

>

> $$f(x) dx + \int_{0}^{a}$$

>

> $$f(x) dx$$ ………(1)

>

> 假设

>

> $$\int_{-a}^{0}$$

>

> $$f(x) dx$$ = I1 ……(2)

>

> 现在,假设 x = -y

>

> 所以,dx = -dy

>

> 此外当 x = -a 那么

>

> y= -(-a) = a

>

> 且当 x = 0 那么,y = 0

>

> 将这些值代入方程 (2),我们得到

>

> I1 = $$-\int_{a}^{0}$$

>

> $$f(-y)dy$$

>

> 使用性质 2,I1 可以写成

>

> I1 = $$\int_{0}^{a}$$

>

> $$f(-y)dy$$

>

> 且使用性质 1,I1 可以写成

>

> I1 =

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