第三节 Newton--Leibniz公式
一,积分上限的函数及其导数设 在 上连续,,则函数称为积分上限的函数,
)(xf ],[ ba ],[ bax

x
a
dttfx )()(
积分上限函数的性质,
定理 如果 在 上连续,则积分上限的函数在上具有导数,且它的导数是

x
a
dttfx )()(
).(),(])([)( bxaxfdttfdxdx
x
a

)(xf ],[ ba
证明,则在与 之间,
故所以当 时,同理可证 ;当 时,同理可证,
),(),,( baxxbax
,)()()()( xfdttfdxxfdxxf
xx
x
x
a
xx
a

x?x
).(?fx
).()(lim)(limlim)( 00 xfffxx xxx
)()( afaax? bx?
)()( bfb
由定理可得原函数存在定理,
定理 如果 在 上连续,则积分上限函数是 在 上的一个原函数,
)(xf ],[ ba

x
a
dttfx )()(
)(xf ],[ ba
例 1 设 在 内连续,且,
证明 在 内为单调增加函数,
证明分析,要证明 是单调增加函数,只须证
),0[)(xf 0)(?xf
x
x
dttf
dtttf
xF
0
0
)(
)(
)( ),0[
)(xF
.0)( xF
.
))((
)()()(
))((
)()()()(
)
)(
)(
()(
2
0
0
2
0
00
0
0

x
x
x
xx
x
x
dttf
dttftxxf
dttf
dtttfxfdttfxxf
dttf
dtttf
xF
当 时,,
但 不恒为零,
所以故即 所以 在 内为单调增加函数,
),0(x 0)(?xf,0))((,0 txtftx
))(( txtf?
,0)()(
0

x
dttftx
,0)()()(
0

x
dttftxxf
.0)( xF )(xF ),0(
注意,由 可得如下求导公式,
(1)
即被积函数 中的积分变量 用上限代替,再乘以,
(2)
)(])([)( xfdttfdxdx
x
a

)()]([])([
)(
xxfdttf
x
a

)(tf t )(x?
)(x
).()]([)()]([])([ 1122
)(
)(
2
1
xxfxxfdttf
x
x

例 2 求解,
.lim 2
1
c o s
0
2
x
dte
x
t
x

x
xe
x
dte
x
x
x
t
x 2
)s in(li mli m
2
2
c o s
0
0
0
2
1
c o s
0

.21s inlim21
2c o s
0 ex
xe x
x

例 3 问 为何值时,
在 处连续,
解,
要使 在 处连续,当且仅当
,即所以
BA,
.0,
c o ss i n
,0,4
,0,
)c o s1(
)(
0
2
2
x
x
dttxB
x
x
x
xA
xf
x
0?x
,2)c o s1(lim)0( 20 Ax xAf x
BxxB
x
dttxB
f
x
x
x

1)c o sc o s(lim
c o ss in
lim)0( 2
0
0
2
0
0?x)(xf
)0()0()0( fff

.41
,4
2
B
A
.3,8 BA
2,Newton—— Leibniz公式 (微积分基本公式 )
定理 如果 是连续函数 在 上的一个原函数,则上式称为 Newton—— Leibniz公式,或称为微积分基本公式,
)(xF )(xf ],[ ba
).()(|)()( aFbFxFdxxf ba
b
a

证明 和 都是 在 上的原函数,则即令,则,故所以故令,得

x
a
dttfx )()()(xF )(xf ],[ ba
].,[,)()( baxCxFx
.)()( CxFx
ax? 0)( a,0)( CaF
).(aFC
).()()( aFxFdxxf
x
a

bx?
).()()( aFbFdxxf
b
a

注意,
1)运用 Newton—— Leibniz公式计算时,必须注意 应满足的条件,
在 上连续,
2) 必须是 在 上的原函数,
b
a
dxxf )(
)(xf
)(xf ],[ ba
)(xF )(xf ],[ ba
例 4 求解,
例 5 下面运算正确吗?
1)
2),无意义,
解 1)错误,因为 在 上不连续,
2)错误,因为 在 上的原函数是
.1 1
3
1
2?

dxx
.127)1a r c t a n (3a r c t a n|a r c t a n1 1 31
3
1
2

xdxx
.0001ln1lnln1 1 1
1
1

xdxx
1
2
1
2
ln1
xdxx
xxf
1)(? ]1,1[?
]1,2[
xxf
1)(?
.ln)( xxF?
例 6 求 在 上的定积分,
解 分析,为分段函数,计算 要利用区间可加性,

.4,2
,
2
,
1
,
2
0,s i n
)(
xe
ex
x
xx
xf
x
]4,0[
)(xf?4
0
)( dxxf

4
2
2
0
4
0
)()()()(
e
e
dxxfdxxfdxxfdxxf
4
2
2
0
4
2
2
0 2ln
2
lnc o s2
1
s i n e
x
e
e
x
e
xxdxdx
x
x d x
.2ln 2162ln2)22(2ln 12lnln1 4
e
ee
例 7 求解

0
2c o s1 dxx
.22)s i n( s i n2
2
2
0
xx

00
2
0
c o s2c o s22c o s1 dxxdxxdxx

2
2
0
)c o sc o s(2 x d xx d x
本节的学习到此结束