如何理解定积分原始定义中的极限符号? 您所在的位置:网站首页 定积分怎么求极限 如何理解定积分原始定义中的极限符号?

如何理解定积分原始定义中的极限符号?

2023-03-16 22:53| 来源: 网络整理| 查看: 265

对楼主能主动性的来思考定积分定义的问题,表示很赞!

为了系统型的解释此问题,我将从定积分的原始定义到精确的定义,逐步讲解,并将此推导过程起名为:

从原始定义到精确定义,定积分你走了几步?

下面给出定积分的原始定义和精确定义:

看到上面这张图,我想我们至少在心中有这样的三个疑问:

其中第一个疑问,就是楼主提问的,为什么会出现lambda趋于0,但是楼主所言的“所以这个极限并不是所学过的一元函数极限”这句话是不对的,判断是否为一元,看的是函数f(x)中未知量的个数,因此,这依旧是一个一元函数。

下面我将针对这三个问题做出解答:

(一)分割

要想明白第一个问题,首先得明白定积分的推导过程,简称为四步动作:分割代替求和取极限

让我算一个定积分,需要给我两样东西:一是被积函数,二是积分区间

那么,给出这两样东西后,接下来要思考:什么是分割呢?什么叫做任意分?

比如说上面这张图,要想对a到b区间进行分割,所有的老师都会这么说:“对这个区间我可以任意分成n份,当分得足够小的时候,群殴就可以进行第二步的代替”

那么什么叫任意分呢?

比如说我可以等比例分割,我也可以保证某一个区间不变,然后将剩下的那个区间无限的分下去,就像下面这样:

综合上面这两张图,我们可以看到,对[a,b]区间进行分割,任意的分成n份,方法太多了。

分法有多种多样,我们该如何来衡量这些分割方式呢?如何来衡量这种分得足够小呢?

假如我用n趋于无穷来衡量这种“小区间的足够小”,那么万一碰见上图这种保持某一个区间不变,对剩下的一个区间无限次分割的方式,n趋于无穷就不能代表小区间的足够小,因为很显然,虽然[a,c]中确实很小,但是[c,b]很大。

因此,n趋于无穷承担不了“刻画区间分得足够小的使命”,只能借助于其他途径了。

找谁呢?

既然任意分 分的区间 有大的有小的,那我就让这当中分的最宽的那个区间,让它趋于0,这样就保证了所有的小区间都分得足够小了!而这个最宽的区间,就用字母lambda来表示!

(二)代替

第一步分割分好后,接下来就是第2步代替了。

永远记住,我的第一步分割的目的就在于第二步的代替

那么,代替什么呢?用谁代替谁呢?代替是为了干啥?

当我分得足够小的时候,我这时候在小区间内任意取一个点当我把这个点代入到被积函数中时,这些点对应的函数值都不变!那么这时候就可以化曲为直用小区间内任意取的那个点kesei(i)的函数值f(kesei i )来代表这个小区间的所有点的函数值(因为这时候任意点对应的函数值都一样)!

有人问,谁保证了你每一个点对应的函数值都一样了?谁给你的这个权利?

答:分割。第一步的分割分的足够小的时候,分得让每一个小区间都趋于0时,就可以保证第二步的代替!就可以保证第2步的化曲为直!

需要注意的是

定积分原始定义中的右端,因为是任意分成了n份,每一份里面的kesei(i)都是任意取的小区间

delta X(i)也是任意分的,所以这就造成右端有无穷多项这个求和压根就不是像第一章里面学的单一的求一个极限那样,而是无穷多项的极限加在一起!

你,没法求,无能为力!

这时候,一切都显得那么苍白无力!

看到这里,作为大学里应付日常的期末考试基本可以过关了,但是对于考研的学生来讲,远远不够,因为大纲中要考“定积分的定义”!

你这不是为难人吗?你怎么考?按原始定义我没法求这无穷多项的极限和?

我能怎么办,我也很绝望啊!

别急,命题老师早就替你们想好了,即从一般到特殊!

(三)考研中对定积分定义的特殊改进

既然是任意分分的足够小的时候,我就可以任意的选一个点进行代替了,那么本着“从一般到特殊”的原则,我这时候就取特殊的分割,即n等份的分割!每一份的小区间宽度都一样!都是(b-a)/n 这么宽。

而我这时候的代替,我也取特殊的代替,怎么个特殊法了?

之前是在一个分的足够小的小区间内 任意 的取一点,那好,老子这时候就看上右端点了,我每次就只取每个小区间的右端点,既然你每一个点代入到被积函数中都一样那我这时候就取这个右端点右端点代进去肯定也要满足呀

这,就是定积分的精确定义!

这,就是考研里面考的定积分的精确定义!

这,就是定积分从原始定义 到 精确定义走的那两步!

简而言之,一个特殊的分割,一个特殊的代替,就扭转了一个无法计算、无法考察的定积分定义考点 的历史!

干得漂亮!

需要提醒的是: 这里并没有表达不可积的情况下取特殊分割法会导致可积。

正确的逻辑先后顺序是:既然你本身就是可积(定积分存在)的,而分割的方式有无穷多种,那么我取特殊的分割方式肯定也是满足的啊!

看到这里,想必你就明白了第一张图的“红色大问号”到底是怎么一回事了!

如果你还想检验下自己是否真正明白了,可以继续往下看,宝刀君为你献上2道小菜!不妨试着做下!

(四)例题实战!

请看第一道题:

大部分学生在这里思考的问题是,给我一个题,

我怎么判断它是用定积分定义做呢?

还是用夹逼定理?这类题有什么样的特征?

即使我判断出来用定积分定义做,那么上下限怎么定?被积函数怎么定?

别害怕,我在之前的文章中,已经解答了这个问题,可以参考我之前写的这个帖子:利用定积分定义求极限的原理与套路,你会了吗? - 知乎专栏

再看一道题:

答案如下:

恐怕这道题让某些学生费劲了,好奇怪啊,你不是说经常爱考[0,1]区间上的吗?这道题咋就变了呢?算了半天,还以为自己算的不对,核对答案后,哎呦,恍然大悟!

(五)感慨

定积分的定义,是刚开始学习高等数学遇到的一个难理解的点,但是只要把这种思路,把这种“分割、代替、求和、取极限”的思路搞懂了,进而弄明白了考研中对“分割”和“代替”这两步的改进动作,那么就可以举一反三,就可以理解二重积分的精确定义了!

比如,2010年考的这道二重积分定义的选择题,同样的处理思路,宝刀君也对此作了分析,戳这里:考二重积分概念哪年强?2010年快到碗里来! - 知乎专栏

宝刀君曰:

定积分定义的这两步的改进工作呐

于考官,这是费尽心思的琢磨考点,精神可嘉!

于考生,这是绞尽脑汁的思考定义,必须做这个思考工作!

于我这个平凡的考研培训教师而言,夹在这两者之间,需要苦苦的思考对方的意图,又得为学生思考良策!

*****************************************************************************************************

哈喽,大家好!我是宝刀君,微信公众号:考研摆渡人宝刀君,ID:BDJ0501专注考研数学、自动控制原理的辅导,有料、有趣、有深度

我的知识点讲解文章会首发微信公众号

在那里,内容展现形式会更精彩(有音乐、有短视频)~

在那里,每天有全国各地的小伙伴们留言和我互动~

在那里,你可以通过查看历史消息,系统的学习知识点~

欢迎大家的关注~

如果您觉得我的文章对您理解知识点有帮助,麻烦伸出可爱的指头顺手帮我 点个赞 ,鼓励我继续创作,如果您这样做了,非常感谢~~~



【本文地址】

公司简介

联系我们

今日新闻

    推荐新闻

    专题文章
      CopyRight 2018-2019 实验室设备网 版权所有