📜  用微积分基本定理求导

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:54:16.083000             🧑  作者: Mango

用微积分基本定理求导

积分是微分的逆过程。它们也被称为反导数,用于找出我们没有可用公式的任意形状的面积和体积。不定积分只是计算函数的反导数,而定积分有极限,通常表示曲线下的面积。微积分的基本定理将积分规则与导数和链式规则联系起来。它用于解决集成中的难题。让我们看看这个定理。

应用微积分基本定理

将函数f(x) 视为在给定区间 [a, b] 内连续且可微的函数。这些限制之间的定积分表示为\int^{b}_{a}f(x)dx .这被定义为由函数f(x) 和 x 轴在限制 x = a 和 x = b 之间包围的区域。这个定积分可以通过改变极限的上限转换成一个函数。这个函数可以重写为,

 F(x) = \int^{x}_{a}f(t)dt .现在从几何上讲,这个函数给出了同一曲线下的面积,但从 x = a 到 x,其中 x 位于极限边界之间。下图显示了这个函数:

现在在 x = a,  F(a) = \int^{a}_{a}f(t)dt  \\ = F(a) = 0

基本定理使我们能够计算给定函数的导数。

这个定理看似微不足道,却有着非常深远的影响。有一个函数f(x) = x 2 + sin(x),

给定,F(x) = \int^{x}_{-5}t^2 + sin(t)dt

根据上述基本定理,

\frac{d}{dx}F(x) = \frac{d}{dx}\int^{x}_{-5}(t^2 + sin(t))dt \\ F'(x) = x^2 + sin(x)

这个定理可以用来推导出一个流行的结果,

假设有一个定积分\int^{b}_{a}f(t)dt .另外,假设 F(x) = \int^{x}_{c}f(t)dt .

\int^{b}_{a}f(t)dt \\ = \int^{c}_{a}f(t)dt + \int^{b}_{c}f(t)dt \\ = -\int^{a}_{c}f(t)dx + \int^{b}_{c}f(t)dt \\ = -F(a) + F(b) \\ = F(b) - F(a)

这是微积分基本定理的第二部分。

使用链式法则应用基本定理

定积分的难题可以通过链式法则和微积分基本定理相结合来解决。例如,

\frac{d}{dx}(\int^{x^2}_{1}cos(t)dt)

为了解决这些问题,我们需要一个更广义的基本定理。

让我们看看与这些概念相关的一些问题。

示例问题

问题 1:给定以下函数F(x),计算其导数。

F(x) = \int_{0}^{x}cos(t)dt

解决方案:

问题 2:给定以下函数F(x),计算其导数。

F(x) = \int_{0}^{x}(e^t + e^{-t})dt

解决方案:

问题 3:给定以下函数F(x),计算其导数。

F(x) = \int_{0}^{x^2}e^tdt

解决方案:

问题 4:给定以下函数F(x),计算其导数。

F(x) = \int_{0}^{x^3}cos(t)dt

解决方案:

问题 5:给定以下函数F(x),计算其导数。

F(x) = \int_{0}^{sin(x)}(t + 2)dt

解决方案:

问题 6:给定以下函数F(x),计算其导数。

F(x) = \int_{0}^{cos(x)}(t)dt

解决方案: