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变上限积分求导计算公式

2025-12-28 06:26:02

问题描述:

变上限积分求导计算公式,在线等,求大佬翻我牌子!

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2025-12-28 06:26:02

变上限积分求导计算公式】在微积分的学习过程中,变上限积分的求导是一个重要的知识点。它不仅在数学分析中具有广泛应用,也在物理、工程等实际问题中频繁出现。本文将对“变上限积分求导计算公式”进行总结,并通过表格形式清晰展示其核心内容。

一、基本概念

变上限积分指的是积分上限为变量的积分形式,即:

$$

F(x) = \int_{a}^{x} f(t) \, dt

$$

其中,$ a $ 是常数,$ x $ 是变量,$ f(t) $ 是被积函数。该表达式表示从固定下限 $ a $ 到变量上限 $ x $ 的定积分。

二、变上限积分的求导法则

根据微积分基本定理(第一部分),如果函数 $ f(t) $ 在区间 $[a, b]$ 上连续,那么函数 $ F(x) = \int_{a}^{x} f(t) \, dt $ 在该区间上可导,且其导数为:

$$

F'(x) = \frac{d}{dx} \int_{a}^{x} f(t) \, dt = f(x)

$$

也就是说,变上限积分的导数就是被积函数在上限处的值。

三、扩展情况:复合函数作为上限

若上限不是简单的 $ x $,而是某个关于 $ x $ 的函数 $ u(x) $,则有:

$$

F(x) = \int_{a}^{u(x)} f(t) \, dt

$$

此时,对 $ x $ 求导需要使用链式法则,得到:

$$

F'(x) = f(u(x)) \cdot u'(x)

$$

四、综合公式总结

为了便于理解与记忆,下面以表格形式总结变上限积分求导的基本公式和应用方式:

积分形式 求导结果 说明
$ \int_{a}^{x} f(t) \, dt $ $ f(x) $ 基本形式,直接代入上限值
$ \int_{a}^{u(x)} f(t) \, dt $ $ f(u(x)) \cdot u'(x) $ 使用链式法则,乘以上限函数的导数
$ \int_{v(x)}^{u(x)} f(t) \, dt $ $ f(u(x)) \cdot u'(x) - f(v(x)) \cdot v'(x) $ 上限和下限均为函数时,分别求导后相减

五、典型例题解析

例1:

求 $ \frac{d}{dx} \int_{0}^{x} t^2 \, dt $

解:

由基本公式得,导数为 $ x^2 $

例2:

求 $ \frac{d}{dx} \int_{1}^{x^2} \sin t \, dt $

解:

令 $ u(x) = x^2 $,则导数为 $ \sin(x^2) \cdot 2x $

六、注意事项

- 只有当被积函数 $ f(t) $ 在积分区间内连续时,上述公式才成立。

- 当上下限均为函数时,需特别注意符号变化,防止出现错误。

- 实际应用中,应结合具体函数形式灵活运用公式。

七、小结

变上限积分的求导是微积分中的一个基础但非常实用的知识点。掌握其基本公式及应用方法,有助于解决许多实际问题。通过上述总结与表格,可以更直观地理解和记忆相关知识。

如需进一步探讨变上限积分在实际问题中的应用,欢迎继续提问。

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