6.1.3 定积分的几何意义

更新于 2026年10月10日 版权声明
6.1.3 定积分的几何意义

结合本章第6.1.1小节中的引例图示是在微小区间dx上f(x)与dx的乘积在区间[a,b]上的求和.下面分三种情况讨论定积分图示表示的几何意义.

(1)在 区 间[a,b]上,当f(x)≥0时,积 分图示在几何上表示曲线y=f(x)(f(x)≥0)、x轴及两条直线x=a,x=b所围成的曲边梯形的面积,如图6.2所示.

(2)在区间[a,b]上,当f(x)≤0时,此时f(x)与dx的乘积≤0,由曲线y=f(x)(f(x)≤0)、x轴及两条直线x=a,x=b围成的曲边梯形位于x轴的下方,如图6.3所示,定积分图示在几何上表示上述曲边梯形面积的负值.

(3)在区间[a,b]上,当f(x)既取正值又取负值时,函数y=f(x)表示的图形某些部分在x轴上方,其他部分在x轴下方,如图6.4所示,如果对面积赋以正负号,在x轴上方的图形面积赋以正号,x轴下方的图形面积赋以负号,则在一般情形下,定积分图示的几何意义为:它是介于x轴、函数f(x)表示的图形以及两直线x=a,x=b之间各部分面积的代数和.如图6.4所示,令x轴下方的面积为A1,x轴上方的面积为A2,则图示A1.通过定积分几何意义做计算时通常将正负部分分开考虑.

图示

图6.2 在区间[a,b]上,当f(x)≥0时,定积分图示的几何意义

图示

图6.3 在区间[a,b]上,当f(x)≤0时,定积分图示的几何意义

图示

图6.4 在区间[a,b]上,当f(x)既取正值又取负值时,定积分图示的几何意义

例6.1.3 利用定积分的几何意义证明图示.

图示(https://www.daowen.com)

图6.5 例6.1.3图示

解 由定积分的几何意义可知图示等于直线y=1,x轴及直线x=a,x=b所围成的矩形的面积,如图6.5所示.

由矩形面积计算公式,图6.5所示的阴影部分的面积为S=1·(b-a)=b-a,所以图示.

例6.1.4 利用定积分的几何意义计算图示.

解 由定积分的几何意义可知图示等于直线y=x,x轴及直线x=0(y轴),x=1所围成的三角形的面积,如图6.6所示.

由三角形面积公式可知图6.6所示的三角形阴影区域的面积是图示.

例6.1.5 利用定积分的几何意义计算图示.

图示

图6.6 例6.1.4图示

解 由于函数f(x)=x3-x是奇函数,积分区间关于原点对称,因此图示.

本节通过两个典型应用,引出了定积分的定义.从本章的第6.2节可以看出,直接利用定积分的定义进行求解往往十分复杂,甚至不可能.接着讨论了定积分的几何意义.定积分的几何意义在有些情况下可以直观地计算出结果,简化计算过程,而对于图示这样的计算就显得力不从心了.接下来的学习会逐渐帮助我们解决定积分的计算问题.

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