# 13.2 微积分和确定区域的基本定理
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我们对积分的导数感兴趣
![](https://img.kancloud.cn/4b/91/4b919076484571040cc21dfdcf44389a_146x45.gif)
相对于上限,![](https://img.kancloud.cn/64/9c/649cbb0dc497a73d3cb2a543eaaf7933_6x12.gif)。
我们可以通过评估![](https://img.kancloud.cn/98/c2/98c29ebb64eeb109761642f806b69c02_113x39.gif)非常小的![](https://img.kancloud.cn/da/b8/dab8f201ba10fb5a14e991ab157a9c7c_10x13.gif)来粗略计算这个导数。
但![](https://img.kancloud.cn/29/24/2924eb851b866c2010ab453f34a983dc_112x18.gif)只是
![](https://img.kancloud.cn/5f/b8/5fb82305285a8ed4429ac44375bcb601_162x45.gif)
![](https://img.kancloud.cn/13/1d/131d1b6feafa2ba2e5cae096ed51e87b_40x12.gif)和![](https://img.kancloud.cn/0c/8c/0c8ce7c8b3c8b984f0b46c2d1549009c_73x15.gif)之间的区域只是一个条子,其中![](https://img.kancloud.cn/d2/8e/d28e17ad9c7afaea328b0168b8794615_45x18.gif)非常接近![](https://img.kancloud.cn/a1/81/a181d6b1ce3d345fd19dab969fd5ae04_41x18.gif)。所以![](https://img.kancloud.cn/6d/a0/6da0670aedb3885f7ef7e1ba8cbff835_75x18.gif)和![](https://img.kancloud.cn/56/d2/56d263f7349d754b27fa4a25b57704c8_43x16.gif)之间的这个区域的区域只是![](https://img.kancloud.cn/49/16/491621564cc5d6ce8b9b21fc5f0f5611_53x18.gif),其中![](https://img.kancloud.cn/da/b8/dab8f201ba10fb5a14e991ab157a9c7c_10x13.gif)是条子的宽度,![](https://img.kancloud.cn/a1/81/a181d6b1ce3d345fd19dab969fd5ae04_41x18.gif)是它的高度,到第一个近似值。
这告诉我们![](https://img.kancloud.cn/e4/40/e440a560426f65dffb3508ae270ca7ff_28x18.gif)的导数,即参数![](https://img.kancloud.cn/64/9c/649cbb0dc497a73d3cb2a543eaaf7933_6x12.gif)中正弦函数积分的导数,是这个区域除以![](https://img.kancloud.cn/da/b8/dab8f201ba10fb5a14e991ab157a9c7c_10x13.gif),即![](https://img.kancloud.cn/a1/81/a181d6b1ce3d345fd19dab969fd5ae04_41x18.gif)。
**完全相同的结果适用于任何函数,其参数值足够接近![](https://img.kancloud.cn/64/9c/649cbb0dc497a73d3cb2a543eaaf7933_6x12.gif),它与![](https://img.kancloud.cn/64/9c/649cbb0dc497a73d3cb2a543eaaf7933_6x12.gif)的值尽可能接近。 (这些被称为连续函数)适用于所有![](https://img.kancloud.cn/64/9c/649cbb0dc497a73d3cb2a543eaaf7933_6x12.gif)之间的集成限制。**
这个结果是**被称为微积分的基本定理**。它说:**如果你区分一个函数的积分![](https://img.kancloud.cn/18/8e/188ee644e8202aad30eac11166858841_10x16.gif),那么在包含积分**的闭合区间中的参数![](https://img.kancloud.cn/64/9c/649cbb0dc497a73d3cb2a543eaaf7933_6x12.gif)处是连续的(这是条件,如果值非常接近)如果你想![](https://img.kancloud.cn/c2/50/c25083132fa5b3099614c348bb33fca2_30x18.gif)足够接近![](https://img.kancloud.cn/64/9c/649cbb0dc497a73d3cb2a543eaaf7933_6x12.gif))**,你可以在论证![](https://img.kancloud.cn/64/9c/649cbb0dc497a73d3cb2a543eaaf7933_6x12.gif)中找回被积函数的值![](https://img.kancloud.cn/18/8e/188ee644e8202aad30eac11166858841_10x16.gif)。**
另一种说法是:**上限为变量的积分,**是我们刚刚定义的一个区域,**是其被积函数的反导数,当该被积函数是连续的时。**
这意味着**积分函数然后将结果与上限区分开来,返回函数。**
**我们也可以以相反的顺序做出相同的声明。**
假设我们从可微分函数![](https://img.kancloud.cn/18/8e/188ee644e8202aad30eac11166858841_10x16.gif)开始,并形成其导数![](https://img.kancloud.cn/c7/9b/c79b8f79347fde2a814096cf3233474d_77x18.gif),并将此导数积分到某处,比如![](https://img.kancloud.cn/f8/f8/f8f866ab3678a853e3a66b2004f1b3e1_9x8.gif)和![](https://img.kancloud.cn/64/9c/649cbb0dc497a73d3cb2a543eaaf7933_6x12.gif)。
换句话说,假设我们形成
![](https://img.kancloud.cn/c8/9e/c89efbd75ab3411915a5d892f0669532_178x45.gif)
然后基本定理告诉我们:![](https://img.kancloud.cn/b7/83/b78362fb1d7378d1cbee2bed31a15e17_140x18.gif)。
为了看到这一点,请记住,如果![](https://img.kancloud.cn/18/8e/188ee644e8202aad30eac11166858841_10x16.gif)在参数![](https://img.kancloud.cn/77/90/7790dd0efb4a03a4c876741804d9b559_10x8.gif)中是可微分的,那么![](https://img.kancloud.cn/da/b8/dab8f201ba10fb5a14e991ab157a9c7c_10x13.gif)足够小,我们可以达到任何所需的精度:
![](https://img.kancloud.cn/18/66/18660be3990b6d3ca1d0177cf847d387_127x24.gif)
如果我们将![](https://img.kancloud.cn/64/9c/649cbb0dc497a73d3cb2a543eaaf7933_6x12.gif)之间的间隔切割成适合于每个![](https://img.kancloud.cn/77/90/7790dd0efb4a03a4c876741804d9b559_10x8.gif)值的![](https://img.kancloud.cn/da/b8/dab8f201ba10fb5a14e991ab157a9c7c_10x13.gif)给出的宽度切片,我们可以总结方程![](https://img.kancloud.cn/b3/52/b35210c00f1120abf59463a3b1af1733_210x18.gif)任何一侧对所有切片的贡献。我们对每个切片使用相同的值![](https://img.kancloud.cn/da/b8/dab8f201ba10fb5a14e991ab157a9c7c_10x13.gif)
上面最后一个等式中正负项的总和将给出小切片中面积的总和。这笔钱将“望远镜”。来自一个切片的左项将是具有相反符号的前一切片的右项;这两个将相互抵消,我们将只从第一个和最后一个切片获得贡献。这意味着:
![](https://img.kancloud.cn/f2/ab/f2ab6d6711df38c08dc8be6309293bb5_236x45.gif)
这是基本定理的标准形式。
**这个“基本定理”有什么用?**
这个定理及其类似物在更高维度上的使用在历史上是如此重要,以至于它们不能被夸大。我们将在这里忽略这些。出于我们的目的,这个定理的主要用途是允许我们**评估积分,即曲线**下的区域,用于大量的被积函数。
**什么被积分** **?**
对于初学者,我们可以积分**我们可以识别为导数的任何被积函数。**
例如,正弦是减去余弦的导数。将上面的最后一个等式应用于这个事实,我们得到了
![](https://img.kancloud.cn/4f/cb/4fcbd879c4609d136e5eb969a1c4275c_228x45.gif)
我们用作例子的原始区域是![](https://img.kancloud.cn/fb/02/fb0294de83ba79f08ad4634c597b108c_9x12.gif)到![](https://img.kancloud.cn/55/95/559537f1e11c68d8ba3d9f6d540de6b0_7x13.gif)的正弦积分。这是\(\ cos(0) - \ cos(1)\)或![](https://img.kancloud.cn/95/b7/95b795f0de7e153c5bcc68243252333a_76x18.gif)。
**我们还能识别出什么?**
1\. ![](https://img.kancloud.cn/77/90/7790dd0efb4a03a4c876741804d9b559_10x8.gif)的任何幂,例如![](https://img.kancloud.cn/5b/f8/5bf86bd19283d5790cc8078a6f9f3d2f_17x13.gif),因此任何多项式或幂的总和。
2.任何![](https://img.kancloud.cn/65/a9/65a9120364a862f3e7abfc1c106738bc_9x13.gif)的指数函数![](https://img.kancloud.cn/a4/2d/a42d02303060c9ae382fa541626778d3_50x18.gif)和![](https://img.kancloud.cn/d1/6d/d16d0a21e9de7147504b1170a073dde3_60x18.gif)。
3.反正切,正切和反正弦的导数,以及更多。
**练习:计算如下定义的积分:**
**13.1 从![](https://img.kancloud.cn/fb/02/fb0294de83ba79f08ad4634c597b108c_9x12.gif)到![](https://img.kancloud.cn/c4/35/c435be78761dffb34ad7cefa6d6f1b3a_9x12.gif)的整数![](https://img.kancloud.cn/a7/72/a77252e19fb2071195df82acdfb99f7f_96x18.gif)。**
**13.2 从![](https://img.kancloud.cn/55/95/559537f1e11c68d8ba3d9f6d540de6b0_7x13.gif)到![](https://img.kancloud.cn/ba/da/bada0a5fcbb40c86de47bdd5952b2db1_9x13.gif)的整数![](https://img.kancloud.cn/2e/27/2e27b5c3c38cada778b7e9a797fd5056_90x18.gif)。**
**13.3 从![](https://img.kancloud.cn/fb/02/fb0294de83ba79f08ad4634c597b108c_9x12.gif)到![](https://img.kancloud.cn/bf/a4/bfa4c26d5c7a7b576eb11571dbf66ecc_32x13.gif)的整数![](https://img.kancloud.cn/99/f3/99f33cbea6811e0c088bec386026a26d_78x20.gif)。**
**13.4 从![](https://img.kancloud.cn/fb/02/fb0294de83ba79f08ad4634c597b108c_9x12.gif)到![](https://img.kancloud.cn/55/95/559537f1e11c68d8ba3d9f6d540de6b0_7x13.gif)的整数![](https://img.kancloud.cn/ed/77/ed772687f720561692b4cba1ccf36599_70x20.gif)。**
**13.5 写下一些可怕的函数。区分它。现在请一位朋友(前朋友?)积分你的结果。你会知道答案!**
**13.6 记住这个单独的出现规则。区分(相对于 t):![](https://img.kancloud.cn/b0/a5/b0a5d11300dd864cbd52fffe8c14b7ed_174x45.gif)。**
- 第 0 章:为何学习微积分?
- 0.1 你应该知道什么
- 0.2 什么是微积分?我们为什么要研究它?
- 第 1 章:数字
- 1.1 什么是数字?有理数
- 1.2 小数和实数
- 1.3 复数
- 复数运算
- 1.4 可数集(消遣)
- 第 2 章:使用电子表格
- 2.1 什么是电子表格?
- 2.2 斐波纳契数
- 2.3 帕斯卡的三角形
- 2.4 与电子表格集成
- 第 3 章:线性函数
- 3.1 什么是函数?
- 3.2 线性函数
- 3.3 线性
- 第四章:函数的二次型和导数
- 4.1 更复杂的函数
- 4.2 二次函数的斜率
- 第 5 章:有理函数和导数的计算
- 5.1 有理函数的导数
- 第 6 章:指数函数,替换和链规则
- 6.1 最有用函数的导数
- 第 7 章:三角函数及其导数
- 7.1 二维数学
- 7.2 三角学和导数以及加法定理
- 第 8 章:反函数及其导函数
- 8.1 反函数
- 8.2 微分反函数
- 8.3 更多规则
- 第 9 章:数值微分和不可微函数
- 9.1 数值微分
- 9.2 绘制导数图
- 9.3 不可微函数
- 第 10 章:微分的回顾
- 10.1 复习
- 第 11 章:微分在求解方程中的应用
- 11.1 求解方程
- 第 12 章:反导数
- 12.1 反导数
- 第 13 章:曲线下面积;定积分
- 13.1 区域:定义,名称和符号
- 13.2 微积分和确定区域的基本定理
- 13.3 积分的诀窍
- 第 14 章:数值积分
- 14.1 数值积分计划
- 14.2 积分的“规则”
- 14.3 为什么这些规则有效?
- 第 15 章:平行数字的面积和体积;行列式
- 15.1 有符号面积和体积
- 15.2 表示平行边的图形
- 15.3 行列式的属性
- 15.4 求解行列式
- 15.5 用于求解电子表格中的行列式的爱丽丝梦游仙境方法
- 第 16 章一些纯数学
- 16.1 极限和点集拓扑简介
- 16.2 紧集
- 16.3 杂注
- 16.4 Lebesgue 积分
- 第 17 章:物理的建模应用
- 17.1 垂直运动建模
- 17.2 弹簧建模(谐波振荡器)
- 17.3 受迫振荡
- 17.4 简单电路
- 第 18 章捕食者猎物模型
- 18.1 捕食者猎物模型
- 第 19 章:求解微分方程
- 19.1 计划
- 19.2 一阶微分方程
- 19.3 二阶微分方程
- 19.4 行星运动