原函数与变上限积分 原函数 变上限积分 设 f∈R[a,b],称函数
Φ(x)=∫axf(t)dt(x∈[a,b])为 f 在 [a,b] 上的变上限积分函数,简称变上限积分
是上限 x 的函数类似地有变下限函数,可化为负的变上限函数连续性 变上限函数是闭区间上的连续函数
可导性 设 f∈R[a,b],则变上限函数 Φ(x)=∫axf(t)dt∈D[a,b],且其导数为
Φ′(x)=ddx∫axf(t)dt=f(x),x∈[a,b]原函数存在性定理 连续的函数必定有原函数
仅仅是充分条件 不连续的函数也有原函数F(x)={x2sin1x2,x∈[−1,0)∪(0,1]0,x=0牛顿莱布尼兹公式函数的可积性与是否存在原函数无关 符号函数可积但无原函数有原函数但不可积(无界)复合变限积分函数求导 ddx∫ψ(x)φ(x)f(t)dt=f[φ(x)]φ′(x)−f[ψ(x)]ψ′(x)应用 求极限带积分的函数形态研究不等式的证明 积分形式化为变上限函数,然后用函数不等式牛顿 - 莱布尼兹公式 设 f∈C[a,b],F(x) 是 f(x) 在 [a,b] 上的一个原函数,则
∫abf(x)dx=F(b)−F(a)=F(x)|ab证明 构造变上限积分 Φ(x)=∫axf(t)dt,有 Φ(a)=0Φ(x)=F(x)+C⟹C=−F(a)∴∫axf(t)dt=F(x)−F(a)令 x=b 即得用于定积分的计算定理(减弱条件) 设函数 f∈R[a,b],又 F(x)∈C[a,b],且 F(x) 是 f(x) 在 (a,b)(开区间)内的原函数, 即 ∀x∈(a,b):F′(x)=f(x) 牛顿 - 莱布尼兹公式仍然成立
有的函数在端点上没有原函数,仍然可以运用牛顿 - 莱布尼兹公式定理(进一步减弱条件) ……除了有限个点外,满足 F′(x)=f(x),……