微积分基本定理的几何说明

书上对微积分基本定理的描述以及证明如下:

设 微积分基本定理的几何说明在闭区间微积分基本定理的几何说明上连续, 微积分基本定理的几何说明微积分基本定理的几何说明微积分基本定理的几何说明上的一个原函数,则:

微积分基本定理的几何说明

给出的证明过程是:

 因微积分基本定理的几何说明

微积分基本定理的几何说明

均是微积分基本定理的几何说明微积分基本定理的几何说明上的原函数,只能相差一个常数,即:

微积分基本定理的几何说明

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所以

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则:

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得证。

这个证明比较突兀,尤其是

微积分基本定理的几何说明,一笔带过,很是气人,究竟为什么函数的积分和它的原函数之间有此种联系呢?并未说明,下面用数形结合的方式尝试说明这个问题。

首先,插入一个只要介绍微积分必会用来做例子的经典题目,求方程

微积分基本定理的几何说明

在闭区间微积分基本定理的几何说明上的面积。

微积分基本定理的几何说明

经典做法是,将区间微积分基本定理的几何说明平均分成n等份,每一份的长度是微积分基本定理的几何说明,那么面积S等于:

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其中根据平方和公式:

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所以

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这个结果和通过微积分基本定理得到的结果是一致的。

接下来我们用上图一样的原来来证明微积分基本定理:

第一步,联接函数图形上n个分点相邻点,我们可以用这条线段的斜率作为导函数的近似。

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设从原点开始的每个线段的为

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 则  

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那么,由于

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可以表示成函数曲线和坐标轴以及定义域围城的图形的面积,也就是:

微积分基本定理的几何说明

得证!