牛顿莱布尼茨公式有多伟大,一招帮你更轻松理解牛顿-莱布尼茨公式
牛顿-莱布尼茨公式算得上积分学中最基本最重要的公式了,记得上学时没有好好学高等数学,当时感觉好深奥。如今静下心来,发现也并不是完全不能理解。
牛顿-莱布尼茨公式
假设F(x)是连续函数f(x)在区间【a,b】上的一个原函数,即f(x)是F(x)的导数。我们在区间【a,b】中依次插入n个点(n趋于无穷大)x₁、x₂、x₃……xₙ₋₁、xₙ把区间分成n 1份,且每一份的宽度都趋近0。根据导数的定义有以下等式(当然各式成立的前提都是基于a、x₁、x₂、x₃……xₙ₋₁、xₙ、b相邻点之间的间距趋于0):
f(a)=【F(x₁)-F(a)】/(x₁-a)
f(x₁)=【F(x₂)-F(x₁)】/(x₂-x₁)
f(x₂)=【F(x₃)-F(x₂)】/(x₃-x₂)
f(x₃)=【F(x₄)-F(x₃)】/(x₄-x₃)
…
…
f(xₙ₋₁)=【F(xₙ)-F(xₙ₋₁)】/(xₙ-xₙ₋₁)
f(xₙ)=【F(b)-F(xₙ)】/(b-xₙ)
对上述各式作变形处理,可以得到如下各式:
f(a)(x₁-a)=F(x₁)-F(a)
f(x₁)(x₂-x₁)=F(x₂)-F(x₁)
f(x₂)(x₃-x₂)=F(x₃)-F(x₂)
f(x₃)(x₄-x₃)=F(x₄)-F(x₃)
…
…
f(xₙ₋₁)(xₙ-xₙ₋₁)=F(xₙ)-F(xₙ₋₁)
f(xₙ)(b-xₙ)=F(b)-F(xₙ)
上述各式等号左侧相加,等号右侧相加,整理得
f(a)(x₁-a) f(x₁)(x₂-x₁)
f(x₂)(x₃-x₂) f(x₃)(x₄-x₃) …
f(xₙ₋₁)(xₙ-xₙ₋₁) f(xₙ)(b-xₙ)=
F(b)-F(a)
n趋于无穷大,并且a、x₁、x₂、x₃……xₙ₋₁、xₙ、b相邻点之间的间距都趋于0时,根据定积分的定义发现上式左侧其实就是f(x)在区间【a,b】上关于x的积分,写成积分形式即是牛顿-莱布尼茨公式。
以上内容只是为了分享自己对公式的理解,并非严格证明。如有错误,欢迎指出。
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