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用Newton-Leibniz公式证明微积分第一基本定理

时间:2022-09-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:在高等数学(或数学分析)中,证明Newton-Leibniz公式,通常的方法是首先用函数的连续性和介值定理证明积分中值定理,再用积分中值定理证明微积分第一基本定理,然后,再借助于原函数的概念和变上限积分函数证明Newton-Leibniz公式.但由于参考文献[14]、[15]中均用微分中值定理证明了Newton-Leibniz公式,因此,我们就可用Newton-Leibniz公式和Lagrange

在高等数学(或数学分析)中,证明Newton-Leibniz公式,通常的方法是首先用函数的连续性和介值定理证明积分中值定理,再用积分中值定理证明微积分第一基本定理,然后,再借助于原函数的概念和变上限积分函数证明Newton-Leibniz公式.但由于参考文献[14]、[15]中均用微分中值定理证明了Newton-Leibniz公式,因此,我们就可用Newton-Leibniz公式和Lagrange中值定理直接证明微积分第一基本定理和积分中值定理,而且积分中值定理的中间点ξ与微分中值定理的中间点(a<ξ<b)是一致的.所以,弄清楚这一点,就能使微积分内容的学习处理得心应手,非常有益.故此,下面给出证明.

定理2.4.1(微积分第一基本定理)设f(x)在[a,b]上连续,则变上限积分函数在[a,b]上可导,且其中,.若x为区间[a,b]的端点,则Φ′(x)是单侧导数.

证 因,而f(x)在[a,b]上连续,则f(x)在[a,b]上有原函数F(x),故由Newton-Leibniz公式得,所以,

因F(x)是f(x)在[a,b]上的原函数,所以,

式知变上限积分函数的一个原函数.

显然,只要f(x)在[a,b]上可积,且在[a,b]上有原函数F(x),Newton-Leibniz公式就成立,那么,定理2.4.1的结论就成立.因此,微积分第一基本定理也可推广如下.

定理2.4.1′ 如果f(x)在[a,b]上可积,且在[a,b]上有原函数,则变上限积分函数上可导,且其中,若x为区间[a,b]的端点,则Φ′(x)是单侧导数.

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