版高考数学一轮复习 第二章 函数导数及其应用 第17讲 定积分与微积分基本定理精选教案 理.docx
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版高考数学一轮复习第二章函数导数及其应用第17讲定积分与微积分基本定理精选教案理
第17讲 定积分与微积分基本定理
考纲要求
考情分析
命题趋势
1.了解定积分的实际背景、基本思想及概念.
2.了解微积分基本定理的含义.
2015·天津卷,11
2015·湖南卷,11
2015·陕西卷,16
定积分与微积分基本定理难度不大,常常考查定积分的计算和求曲边梯形的面积.
分值:
5分
1.定积分的定义及相关概念
一般地,如果函数f(x)在区间[a,b]上连续,用分点a=x0 在f(x)dx中,a与b分别叫做积分下限与积分上限,区间__[a,b]__叫做积分区间,函数f(x)叫做被积函数,x叫做__积分变量__,__f(x)dx__叫做被积式. 2.定积分的几何意义 f(x) f(x)dx的几何意义 f(x)≥0 表示由直线__x=a__,__x=b(a≠b)__,y=0及曲线y=f(x)所围成的曲边梯形的面积 f(x)<0 表示由直线__x=a__,__x=b(a≠b)__,y=0及曲线y=f(x)所围成的曲边梯形的面积的相反数 f(x)在[a,b]上有正有负 表示位于x轴上方的曲边梯形的面积减去位于x轴下方的曲边梯形的面积 3.微积分的性质 (1)kf(x)dx=__kf(x)dx__(k为常数); (2)[f1(x)±f2(x)]dx=__f1(x)dx±f2(x)dx__; (3)__f(x)dx__=f(x)dx+f(x)dx(其中a 4.微积分基本定理 一般地,如果f(x)是区间[a,b]上的连续函数,并且F′(x)=f(x),那么f(x)dx=__F(b)-F(a)__,这个结论叫做微积分基本定理,又叫做牛顿-莱布尼茨公式. 5.定积分与曲边梯形面积的关系 设阴影部分的面积为S. (1)S=f(x)dx; (2)S=__-f(x)dx__; (3)S=__f(x)dx-f(x)dx__; (4)S=f(x)dx-g(x)dx=[f(x)-g(x)]dx. 6.定积分与变速直线运动的路程及变力做功间的关系 (1)s=__v(t)dt__; (2)W=__F(s)ds__. 7.奇偶函数定积分的两个重要结论 设函数f(x)在闭区间[-a,a]上连续,则有 (1)若f(x)是偶函数,则f(x)dx=20f(x)dx; (2)若f(x)是奇函数,则f(x)dx=0. 1.思维辨析(在括号内打“√”或“×”). (1)设函数y=f(x)在区间[a,b]上连续,则f(x)dx=f(t)dt.( √ ) (2)定积分一定是曲边梯形的面积.( × ) (3)若f(x)dx<0,那么由y=f(x),x=a,x=b以及x轴所围成的图形一定在x轴下方.( × ) 解析 (1)正确.定积分与被积函数、积分上限和积分下限有关,与积分变量用什么字母表示无关. (2)错误.不一定是,要结合具体图形来定. (3)错误.也有可能是在x轴上方部分的面积小于在x轴下方部分的面积. 2.若s1=x2dx,s2=dx,s3=exdx,则s1,s2,s3的大小关系为( B ) A.s1 C.s2 解析 因为s1=x3|=(23-13)=<3,s2=lnx|=ln2-ln1=ln2<1,s3=ex|=e2-e>3, 所以s2 3.直线y=4x与曲线y=x3在第一象限内围成的封闭图形的面积为( D ) A.2 B.4 C.2 D.4 解析 由得交点为(0,0),(2,8),(-2,-8), 所以S=(4x-x3)dx==4,故选D. 4.已知t>1,若(2x+1)dx=t2,则t=__2__., 解析 (2x+1)dx=(x2+x)|=t2+t-2 从而得方程t2+t-2=t2,解得t=2. 5.汽车以36km/h的速度行驶,到某处需要减速停车,设汽车以减速度a=2m/s2刹车,则从开始刹车到停车,汽车走的距离是__25__m., 解析 t=0时,v0=36km/h=10m/s,刹车后,汽车减速行驶,速度为v(t)=v0-at=10-2t,由v(t)=0得t=5s,所以从刹车到停车,汽车所走过的路程为v(t)dt=(10-2t)dt=(10t-t2)|=25(m). , 一 定积分的计算, 计算定积分的步骤 (1)把被积函数变形为幂函数、正弦函数、余弦函数、指数函数与常数的积或和或差. (2)把定积分用定积分性质变形为求被积函数为初等函数的定积分. (3)分别用求导公式找到一个相应的原函数. (4)利用微积分基本定理求出各个定积分的值. (5)计算原始定积分的值. 【例1】计算下列定积分. (1)(-x2+2x)dx; (2)(sinx-cosx)dx; (3)dx;(4)∫0dx. 解析 (1)(-x2+2x)dx=(-x2)dx+2xdx =|+(x2)|=-+1=. (2)(sinx-cosx)dx=sinxdx-cosxdx,=(-cosx)|-sinx|=2. (3)dx=e2xdx+dx=e2x+lnx|,=e4-e2+ln2-ln1=e4-e2+ln2. (4)dx=|sinx-cosx|dx,=(cosx-sinx)dx+(sinx-cosx)dx,=(sinx+cosx)+(-cosx-sinx),=-1+(-1+)=2-2. 二 定积分几何意义的应用, (1)利用定积分求平面图形面积的步骤: ①根据题意画出图形; ②借助图形确定出被积函数,求出交点坐标,确定定积分的上、下限; ③把曲边梯形的面积表示成若干个定积分的和; ④计算定积分,写出答案. (2)根据平面图形的面积求参数的方法: 先利用定积分求出平面图形的面积,再根据条件构造方程(不等式)求解. 【例2】 (1)由曲线y=,直线y=x-2及y轴所围成的图形的面积为( C ) A. B.4 C. D.6 (2)如图,一横截面为等腰梯形的水渠,因泥沙沉积,导致水渠截面边界呈抛物线型(图中虚线所示),则原始的最大流量与当前最大流量的比值为__1.2__. 解析 (1)作出曲线y=和直线y=x-2的草图(如图所示),所求面积为阴影部分的面积.,由得交点A(4,2). 因此y=与y=x-2及y轴所围成的图形的面积为 [-(x-2)]dx=(-x+2)dx==×8-×16+2×4=., (2)建立如图所示的平面直角坐标系 由抛物线过点(0,-2),(-5,0),(5,0),得抛物线的函数表达式为y=x2-2,抛物线与x轴围成的面积S1=dx=,梯形面积S2==16,最大流量比为S2∶S1=6∶5. 三 定积分在物理中的应用 定积分在物理中的两个应用 (1)求变速直线运动的路程: 如果变速直线运动物体的速度为v=v(t),那么从时刻t=a到t=b所经过的路程s=v(t)dt. (2)变力做功: 一物体在变力F(x)的作用下,沿着与F(x)相同的方向从x=a移动到x=b时,力F(x)所做的功是W=F(x)dx. 【例3】 (1)一辆汽车在高速公路上行驶,由于遇到紧急情况而刹车,以速度v(t)=7-3t+(t的单位: s,v的单位: m/s)行驶至停止.在此期间汽车行驶的距离(单位: m)是( C ) A.1+25ln5 B.8+25ln C.4+25ln5 D.4+50ln2 (2)一物体在力F(x)=(单位: N)的作用下沿与力F相同的方向,从x=0处运动到x=4(单位: m)处,则力F(x)做的功为__36__J. 解析 (1)由v(t)=7-3t+=0,可得t=4,因此汽车从刹车到停止一共行驶了4s,此期间行驶的距离为 v(t)dt=dt=|,=4+25ln5(m)., (2)由题意知,力F(x)所做的功为,W=F(x)dx=5dx+(3x+4)dx=5×2+,=10+=36J. 1.定积分dx的值为( A ) A. B. C.π D.2π 解析 令y=,则(x-1)2+y2=1(y≥0),由定积分的几何意义知,dx的值为区域的面积,即为. 2.计算: (x3cosx)dx=__0__. 解析 ∵y=x3cosx为奇函数,∴(x3cosx)dx=0. 3.如图,由两条曲线y=-x2,y=-x2及直线y=-1所围成的平面图形的面积为! ! ! ###. 解析 由得交点A(-1,-1),B(1,-1). 由得交点C(-2,-1),D(2,-1). 所以所求面积 S=2=. 4.如图,圆O: x2+y2=π2内的正弦曲线y=sinx与x轴围成的区域记为M(图中阴影部分),随机向圆O内投一个点A,则点A落在区域M内的概率为! ! ! ###. 解析 阴影部分的面积为2sinxdx=2(-cosx)|=4,圆的面积为π3,所以点A落在区域M内的概率是. 易错点 定积分的几何意义不明确 错因分析: f(x)dx不一定表示面积,也可能是面积的相反数,它可正,可负,也可为零. 【例1】求曲线f(x)=sinx,x∈与x轴围成的图形的面积. 解析 当x∈[0,π]时,f(x)≥0,当x∈时,f(x)<0. 则所求面积S=sinxdx+=-cosxππ=2+=3-. 【跟踪训练1】(2018·山东淄博一模)如图所示,曲线y=x2-1,x=2,x=0,y=0围成的阴影部分的面积为( A ) A.|x2-1|dx B. C.(x2-1)dx D.(x2-1)dx+(1-x2)dx 解析 由曲线y=|x2-1|的对称性知,所求阴影部分的面积与如下图形的面积相等,即|x2-1|dx. 课时达标 第17讲 [解密考纲]本考点主要考查利用微积分基本定理以及积分的性质求定积分、曲边梯形的面积,常与导数、概率相结合命题,通常以选择题的形式呈现,题目难度中等. 一、选择题 1.exdx的值等于( C ) A.e B.1-e C.e-1 D.(e-1) 解析 exdx=ex|=e1-e0=e-1,故选C. 2.dx=( C ) A.e2-2 B.e-1 C.e2 D.e+1 解析 dx=(x2+lnx)|=e2.故选C. 3.求曲线y=x2与直线y=x所围成图形的面积,其中正确的是( A ) A.S=(x-x2)dx B.S=(x2-x)dx C.S=(y2-y)dy D.S=(y-)dy 解析 由图象可得S=(x-x2)dx. 第3题图 第4题图 4.曲线y=与直线y=x-1及直线x=4所围成的封闭图形的面积为( D ) A.2ln2 B.2-ln2 C.4-ln2 D.4-2ln2 解析 由曲线y=与直线y=x-1及x=4所围成的封闭图形,如图中阴影部分所示,故所求图形的面积为 S=dx=(x2-x-2lnx)|=4-2ln2. 5.设f(x)=(其中e为自然对数的底数),则f(x)dx的值为( A ) A. B. C
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