在数学学习中,定积分是一个非常重要的知识点,尤其是在高等数学和微积分课程中。今天,我们来讲解一道关于定积分的简单计算题,并详细展示解题过程,帮助大家更好地理解和掌握这一内容。
题目如下:
计算定积分:
$$
\int_{0}^{1} (2x + 3) \, dx
$$
一、理解题意
这道题要求我们计算函数 $ f(x) = 2x + 3 $ 在区间 $[0, 1]$ 上的定积分。定积分可以理解为该函数图像与 x 轴之间在指定区间内的面积(考虑正负)。
二、求原函数
为了计算定积分,我们需要先找到被积函数的原函数(即不定积分)。对于 $ f(x) = 2x + 3 $,我们可以逐项积分:
$$
\int (2x + 3) \, dx = \int 2x \, dx + \int 3 \, dx
$$
分别计算:
- $\int 2x \, dx = x^2 + C$
- $\int 3 \, dx = 3x + C$
因此,原函数为:
$$
F(x) = x^2 + 3x + C
$$
由于我们在计算定积分时只需要一个原函数,可以忽略常数项 $C$,所以取:
$$
F(x) = x^2 + 3x
$$
三、应用牛顿-莱布尼兹公式
根据定积分的基本公式:
$$
\int_{a}^{b} f(x) \, dx = F(b) - F(a)
$$
将 $ a = 0 $,$ b = 1 $ 代入:
$$
\int_{0}^{1} (2x + 3) \, dx = F(1) - F(0)
$$
计算各项:
- $ F(1) = (1)^2 + 3(1) = 1 + 3 = 4 $
- $ F(0) = (0)^2 + 3(0) = 0 $
所以:
$$
\int_{0}^{1} (2x + 3) \, dx = 4 - 0 = 4
$$
四、结果分析
通过上述步骤,我们得出该定积分的结果是 4。这个结果表示函数 $ f(x) = 2x + 3 $ 在区间 $[0, 1]$ 上与 x 轴之间的面积总和为 4。
五、总结
这道题虽然看似简单,但却是定积分计算的基础题型之一。它涵盖了以下关键知识点:
- 定积分的定义与几何意义
- 原函数的求法
- 牛顿-莱布尼兹公式的应用
通过反复练习类似的题目,可以加深对定积分的理解,并提高计算能力。
如果你还有其他定积分问题,欢迎继续提问!希望这篇详细的解析对你有所帮助。