積分第一中值定理

積分第一中值定理

積分第一中值定理是積分中值定理的推廣之一,此外還有積分第二中值定理。積分中值定理揭示了一種將積分化為函式值, 或者是將複雜函式的積分化為簡單函式的積分的方法。是數學分析的基本定理和重要手段, 在求極限、判定某些性質點、估計積分值等方面套用廣泛。

定理定義

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如果函式 在閉區間 上連續, 在 上不變號,並且 在閉區間 上是可積的,則在 上至少存在一個點 ,使下式成立:

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定理證明

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由於 在 上不變號,不妨設 。並且由 在 上的連續性可知, 在 上存在最大值 和最小值 ,使得 ,將不等式兩邊同時乘以 ,得到:

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,對上式在上 取積分得

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若 ,上式等號成立, ,定理顯然成立。

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若 ,不等式兩邊同除以 ,有

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由介值定理,存在 ,使得 ,即。定理得證。

套用實例

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求極限。

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解:取為,,,則,,並有

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由於有界,因此

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即原式的極限為0。

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