走出定积分的几个误区
2020-10-14◇彭晖
◇ 彭 晖
数学解题,必须谨防误区,定积分问题也不例外.那么定积分问题中,有哪些误区值得我们格外注意呢?为了让学生防患于未然,笔者归纳如下,供读者参考.
1 搞错区间端点
定积分的计算体现无限分割、化整为零的思想,而分割后的每一个小区间必须表达准确.因为这是利用定义求定积分的前提,不可马虎.
例1求由抛物线y=2x2与直线x=0,x=t(t>0),y=0所围成的曲边梯形的面积时,将区间[0,t]等分成n个小区间,则第i-1个区间为( ).
错解因为从x=0到x=t得区间长度为t,平均分成n份,每个小区间长度为所以第i-1个区间为.故选C.
剖析将区间[0,1]等分成n个小区间,则第1个小区间左端点是0,第2个小区间左端点是依此类推,可知第i个小区间左端点是,因此将区间[0,t]n等分后,第i个小区间的左端点为
正解将区间[0,t]分成n个相等的小区间,每个小区间的长度为故第1个小区间为第2个小区间为第3个小区间为,故第i-1个区间的左端点为右端点为故选D.
这其实是一种容易出现的简单计算错误,唯有仔细认真方可避免此类错误.
2 错用定积分的几何意义
定积分的几何意义是求曲边梯形的面积,但它的值却有正有负,位于横轴下方部分的定积分的值为负数,作为面积的值应化负为正,这一点也同样不容忽视.
例2请用定积分表示由y=cosx和x轴在0与2π之间围成的平面图形的面积.
错解根据曲边梯形的面积计算和定积分的几何意义,得所求面积为
剖析画图不难发现,所围成的平面图形,部分在x轴上方,部分在x轴下方,其定积分值有的为正,有的为负,但面积的值均为正,故求x轴下方的面积时,应将其积分值取绝对值.
正解所求面积的积分可分为三个部分,即[0,根据定积分的几何意义,所求面积可表示为
当x∈[a,b]时,若f(x)<0,则由直线x=a,x=b,x轴和曲线f(x)围成的图形的面积应为
3 忽视积分变量
对于一个含参函数的积分,必须分清哪个变量是自变量,不可张冠李戴.避免此类错误,唯有认真审题,不可走马观花.
例3
错解
剖析对于积分变量x来说,被积函数表达式f(x)=t2+t为常数,它与f(x)=x2+x是不同的.
正解
解决定积分问题时,审题时要注意五点:一要确定好积分变量;二要清楚积分上、下限;三要明确积分的几何意义,区分积分与平面图形面积的区别与联系;四要会用导数寻找原函数;五要用好积分性质和微积分基本定理.只有这样,才可保证计算不会出错.
4 被积函数和积分上下限确定不准确
求曲边梯形的面积,必须要确定所在的位置,也就是被积函数和积分的上限与下限,不可发生半点偏离,否则难保计算准确.
例4求由抛物线y2=8x(y>0)与直线x+y-6=0及y=0所围成平面图形的面积.
错解由,得由x+y-6=0,得或舍去).故所求面积
剖析上述错解在于没有仔细分析图形,导致被积函数搞错,积分的上下限弄错.
图1
正解先作出所围成平面图形的示意图,如图1所示,由得于是得到抛物线y2=8x(y>0)与直线x+y-6=0的交点(2,4).
方法1(选y为积分变量)
方法2(选x为积分变量)
处理较复杂的平面图形的面积,一般用定积分法,但应注意以下三点:
1)要根据图形确定积分变量(选x还是y),并确定好积分上限和下限;
2)要依据积分变量确定被积函数,当积分变量为x时,将围成平面图形的上方曲线减去下方曲线,就是被积函数;当积分变量为y时,将围成平面图形的右方曲线减去左方曲线,就是被积函数;
3)要找准原函数.