微积分的本质(八):积分与微积分基本定理

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定积分公式
a b f ( x ) d x = F ( b ) F ( a )   \int_a^b f(x)dx = F(b) - F(a)\,
d F d x ( x ) = f ( x ) 其中,\frac{dF}{dx}(x)=f(x)

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假设要求一个连续函数 f ( x ) f(x) 在某个区间 [ a , b ] [a,b] 内的平均值
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在有限个数量的情况下,我们知道用求和再除以个数的方式求解平均值。
假设分成 n n 个取值点,每个取值点之间的宽度为 d x dx ,则取值点的数量 n n 满足:
n b a d x n\approx\frac{b-a}{dx}

s u m   f ( x ) {\rm sum} \ f(x) 为所有n个取值点对应的 f ( x ) f(x) 之和,则平均值为
s u m   f ( x ) b a d x = s u m   f ( x ) d x b a \frac{{\rm sum} \ f(x)}{\frac{b-a}{dx}}=\frac{{\rm sum} \ f(x)dx}{b-a}

相当于对所有 f ( x ) d x f(x)dx 求和,再除以整个区间的长度。

s u m   f ( x ) d x b a a b f ( x ) d x   b a = \frac{{\rm sum} \ f(x)dx}{b-a}\leftrightarrow\frac{\int_a^b f(x)dx \,}{b-a}\leftrightarrow\frac{面积}{长度}=平均值(平均高度)
累加和积分之间的唯一区别在于,积分考虑的是 d x dx 趋近于0的情况,将有限个数量的情况推广到连续变量的无限个数量中。恰好对应了取却来越多的取值点,近似出来的平均值就越精确。

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