积分第一中值定理的内容为: 设 f : [ a , b ] → R {\displaystyle f:[a,b]\rightarrow \mathbf {R} } 为一连续函数, g : [ a , b ] → R {\displaystyle g:[a,b]\rightarrow \mathbf {R} } 要求g(x)是可积函数且在积分区间不变号,那么存在一点 ξ ∈ [ a , b ] {\displaystyle \xi \in [a,b]} 使得 ∫ a b f ( x ) g ( x ) d x = f ( ξ ) ∫ a b g ( x ) d x {\displaystyle \int _{a}^{b}f(x)g(x)\,dx=f(\xi )\int _{a}^{b}g(x)\,dx} 。 事实上,可以证明,上述的中值点 ξ {\displaystyle \xi } 必能在开区间 ( a , b ) {\displaystyle (a,b)} 内取得[1],见下方中值点在开区间内存在的证明。 证明 因为 f {\displaystyle f\ } 是闭区间上的连续函数, f {\displaystyle f\ } 取得最大值 M {\displaystyle \mathrm {M} \ } 和最小值 μ {\displaystyle \mu \ } 。于是 M g ( x ) ≥ f ( x ) g ( x ) ≥ μ g ( x ) {\displaystyle \mathrm {M} g(x)\geq f(x)g(x)\geq \mu g(x)} 。 对不等式求积分,我们有 M ∫ α β g ( x ) d x ≥ ∫ α β f ( x ) g ( x ) d x ≥ μ ∫ α β g ( x ) d x {\displaystyle \mathrm {M} \int _{\alpha }^{\beta }g(x){\rm {d}}x\geq \int _{\alpha }^{\beta }f(x)g(x){\rm {d}}x\geq \mu \int _{\alpha }^{\beta }g(x){\rm {d}}x} 。 若 ∫ α β g ( x ) d x = 0 {\displaystyle \int _{\alpha }^{\beta }g(x){\rm {d}}x=0} ,则 ∫ α β f ( x ) g ( x ) d x = 0 {\displaystyle \int _{\alpha }^{\beta }f(x)g(x){\rm {d}}x=0} 。 ξ {\displaystyle \xi \ } 可取 [ α , β ] {\displaystyle [\alpha ,\beta ]\ } 上任一点。 设 ∫ α β g ( x ) d x > 0 {\displaystyle \int _{\alpha }^{\beta }g(x){\rm {d}}x>0} ,那么 M ≥ ∫ α β f ( x ) g ( x ) d x ∫ α β g ( x ) d x ≥ μ {\displaystyle \mathrm {M} \geq {\frac {\int _{\alpha }^{\beta }f(x)g(x){\rm {d}}x}{\int _{\alpha }^{\beta }g(x){\rm {d}}x}}\geq \mu } 。 因为 M ≥ f ( x ) ≥ μ {\displaystyle \mathrm {M} \geq f(x)\geq \mu } 是连续函数,根据介值定理,必存在一点 ξ ∈ [ α , β ] {\displaystyle \xi \in [\alpha ,\beta ]} ,使得 f ( ξ ) = ∫ α β f ( x ) g ( x ) d x ∫ α β g ( x ) d x {\displaystyle f(\xi )={\frac {\int _{\alpha }^{\beta }f(x)g(x){\rm {d}}x}{\int _{\alpha }^{\beta }g(x){\rm {d}}x}}} 。 中值点在开区间内存在的证明 已知 f ( x ) {\displaystyle f(x)} 在 [ a , b ] {\displaystyle [a,b]} 上连续,设 F ( x ) = ∫ a x f ( t ) d t {\displaystyle F(x)=\int _{a}^{x}f(t)\,dt} 。 知 F ( x ) {\displaystyle F(x)} 在 [ a , b ] {\displaystyle [a,b]} 上连续,在 ( a , b ) {\displaystyle (a,b)} 内可导,应用拉格朗日中值定理,可得: F ( b ) − F ( a ) b − a = F ′ ( ξ ) {\displaystyle {\dfrac {F(b)-F(a)}{b-a}}=F'(\xi )} ,其中 ξ ∈ ( a , b ) {\displaystyle \xi \in (a,b)} 即 ∫ a b f ( t ) d t − ∫ a a f ( t ) d t b − a = f ( ξ ) {\displaystyle {\dfrac {\int _{a}^{b}f(t)\,dt-\int _{a}^{a}f(t)\,dt}{b-a}}=f(\xi )} 所以 ∫ a b f ( x ) d x = f ( ξ ) ( b − a ) , ξ ∈ ( a , b ) {\displaystyle \int _{a}^{b}f(x)\,dx=f(\xi )(b-a),\xi \in (a,b)} 。 参考文献Loading content...另请参见Loading content...Loading related searches...Wikiwand - on Seamless Wikipedia browsing. On steroids.