高中数学：1.6-微积分基本定理(教案)

-1-三、教学过程1、复习：定积分的概念及用定义计算2、引入新课我们讲过用定积分定义计算定积分,但其计算过程比较复杂，所以不是求定积分的一般方法。我们必须寻求计算定积分的新方法，也是比较一般的方法。变速直线运动中位置函数与速度函数之间的联系设一物体沿直线作变速运动，在时刻t时物体所在位置为S(t),速度为v(t)（()vto），则物体在时间间隔12[,]TT内经过的路程可用速度函数表示为21()TTvtdt。另一方面，这段路程还可以通过位置函数S（t）在12[,]TT上的增量12()()STST来表达，即21()TTvtdt=12()()STST而()()Stvt。对于一般函数()fx，设()()Fxfx，是否也有()()()bafxdxFbFa若上式成立，我们就找到了用()fx的原函数（即满足()()Fxfx）的数值差()()FbFa来计算()fx在[,]ab上的定积分的方法。注：1：定理如果函数()Fx是[,]ab上的连续函数()fx的任意一个原函数，则()()()bafxdxFbFa证明：因为()x=()xaftdt与()Fx都是()fx的原函数，故()Fx-()x=C（axb）其中C为某一常数。令xa得()Fa-()a=C，且()a=()aaftdt=0即有C=()Fa，故()Fx=()x+()Fa()x=()Fx-()Fa=()xaftdt令xb，有()()()bafxdxFbFa此处并不要求学生理解证明的过程为了方便起见，还常用()|baFx表示()()FbFa，即()()|()()bbaafxdxFxFbFa该式称之为微积分基本公式或牛顿—莱布尼兹公式。它指出了求连续函数定积分的一般方法，把求定积分的问题，转化成求原函数的问题，是微分学与积分学之间联系的桥梁。它不仅揭示了导数和定积分之间的内在联系，同时也提供计算定积分的一种有效方法，为后面的学习奠定了基础。因此它在教材中处于极其重要的地位，起到了承上启下的作用，不仅如此，它甚至给微积分学的发展带来了深远的影响，是微积分学中最重要最辉煌的成果。-2-例1．计算下列定积分：（1）211dxx；（2）3211(2)xdxx。解：（1）因为'1(ln)xx，所以22111ln|ln2ln1ln2dxxx。（2））因为2''211()2,()xxxx，所以3332211111(2)2xdxxdxdxxx233111122||(91)(1)33xx。练习：计算120xdx解：由于313x是2x的一个原函数，有120xdx=3101|3x=33111033=13例2．计算下列定积分：2200sin,sin,sinxdxxdxxdx。由计算结果你能发现什么结论？试利用曲边梯形的面积表示所发现的结论。解：因为'(cos)sinxx，所以00sin(cos)|(cos)(cos0)2xdxx，22sin(cos)|(cos2)(cos)2xdxx，2200sin(cos)|(cos2)(cos0)0xdxx.可以发现，定积分的值可能取正值也可能取负值，还可能是0:(l）当对应的曲边梯形位于x轴上方时（图1.6一3)，定积分的值取正值，且等于曲边梯形的面积；图1.6一3(2）（2）当对应的曲边梯形位于x轴下方时（图1.6一4)，定积分的值取负值，且等于曲边梯形的面积的相反数；(3）当位于x轴上方的曲边梯形面积等于位于x轴下方的曲边梯形面积时，定积分的值为0（图1.6一5)，且等于位于x轴上方的曲边梯形面积减去位于x轴下方的曲边梯形面积．-3-例3．汽车以每小时32公里速度行驶，到某处需要减速停车。设汽车以等减速度a=1.8米/秒2刹车，问从开始刹车到停车，汽车走了多少距离？解:首先要求出从刹车开始到停车经过了多少时间。当t=0时，汽车速度0v=32公里/小时=3210003600米/秒8.88米/秒,刹车后汽车减速行驶,其速度为0(t)=t=8.88-1.8tvva当汽车停住时,速度(t)=0v,故从(t)=8.88-1.8t=0v解得8.88t=4.931.8秒于是在这段时间内,汽车所走过的距离是4.934.9300(t)(8.881.8t)svdtdt=4.93201(8.881.8t)21.902米,即在刹车后,汽车需走过21.90米才能停住.微积分基本定理揭示了导数和定积分之间的内在联系，同时它也提供了计算定积分的一种有效方法．微积分基本定理是微积分学中最重要的定理，它使微积分学蓬勃发展起来，成为一门影响深远的学科，可以毫不夸张地说，微积分基本定理是微积分中最重要、最辉煌的成果．