微積分是數學的一個重要分支,微分在微積分中起著至關重要的作用。微分的逆過程稱為積分,逆過程稱為積分,或者簡單地說,微分的逆過程給出一個積分。根據所得結果,將積分分為定積分和不定積分兩類。
定積分
f(x)的定積分是一個數,表示從x=a到x=b的曲線f(x)下的面積。
定積分有積分的上限和下限,它被稱為定積分,因為在問題的最後,我們有一個數字,它是一個確定的答案。
不定積分
f(x)的不定積分是一個函式,它回答了這樣一個問題:“微分時什麼函式給出f(x)?”
對於一個不定積分,這裡的積分沒有上限和下限,我們得到的是一個仍然有x的答案,還有一個常數(通常用C表示)。
不定積分通常給出微分方程的通解。
不定積分是積分的一種普遍形式,可以解釋為所考慮函式的反導數。
假設函式F的微分導致另一個函式F,F的積分給出積分。象徵性地,這是寫為
F(x)=∫ƒ(x) dx公司
或
F級=∫ƒ dx公司
其中F和ƒ 是x的函式,F是可微的。在上述形式中,它被稱為Reimann積分,由此產生的函式伴隨著一個任意常數。
不定積分通常產生一系列函式;因此,積分是不確定的。
積分和積分過程是求解微分方程的核心。然而,與差異化的步驟不同,整合的步驟並不總是遵循一個明確和標準的常規。有時,我們會發現解不能用初等函式顯式表示。在這種情況下,解析解通常以不定積分的形式給出。
微積分基本定理
微積分的基本定理把定積分和不定積分聯絡起來:為了計算定積分,求出函式的不定積分(也稱為反導數),併在x=a和x=b的端點處求值。
一旦我們對同一函式的積分進行求值,定積分和不定積分之間的差別就顯而易見了。
考慮以下積分:
好 啊。讓我們兩個都做,看看有什麼不同。
對於整合,我們需要在索引中新增一個,從而得到以下表達式:
在這個時間點上,C對我們來說只是一個常數。這個問題需要額外的資訊來確定C的精確值。
讓我們以確定的形式來計算同一個積分,即包括上下限。
從圖形上講,我們現在計算y=2和y=3之間的曲線f(x)=y3下的面積。
此評估的第一步與不定積分評估相同。唯一的區別是這次我們不加常數C。
本例中的表示式如下所示:
這是導致:
本質上,我們在表示式中先替換3,然後再替換2,得到它們之間的差異。
這是一個定值,與前面使用常數C不同。
讓我們更詳細地探討常數因子(關於不定積分)。
如果y3的微分是3y2,那麼
∫3y2dy=y3
然而,3y2可能是許多表達式的微分,其中有些表示式包括y3-5、y3+7等。。這意味著反轉不是唯一的,因為在操作過程中常量是未知的。
一般來說,3y2是y3+C的微分,其中C是任何常數。順便說一下,C被稱為“積分常數”。
我們這樣寫:
∫ 3y2.dx=y3+C
不定積分的積分技術,如查表積分或Risch積分,會在積分過程中增加新的不連續性。出現這些新的不連續性是因為反導數可能需要引入復對數。
當變元穿過負實軸時,復對數具有跳躍不連續性,積分演算法有時找不到這些跳躍相互抵消的表示。
如果定積分是透過先計算一個不定積分,然後將積分邊界代入結果來計算的,那麼我們必須意識到不定積分可能會產生不連續性。如果是這樣,另外,我們必須研究積分割槽間中的不連續性。
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