定理已证明
微积分基本定理
命题陈述
设 f 在 [a,b] 上连续。(i) 若 F(x)=∫axf(t)dt,则 F 在 [a,b] 上可导且 F′(x)=f(x)。(ii) 若 G 是 f 在 [a,b] 上的任一原函数,则 ∫abf(x)dx=G(b)−G(a)。
为什么成立?
微分与积分互为逆运算:当把右边界向前推移时,曲线下累积面积增长的瞬时速率,恰好等于曲线在该边界处的高度。
证明思路
(i) 对充分小的 h>0,F(x+h)−F(x)=∫xx+hf(t)dt;由积分中值定理,该式等于 h⋅f(ξh)(ξh 在 x 与 x+h 之间),故当 h→0 时由 f 的连续性有 hF(x+h)−F(x)=f(ξh)→f(x)。(ii) 由 (i),G−F 在 [a,b] 上导数为零,故为常数;比较 G(b)−F(b)=G(a)−F(a),并利用 F(a)=0、F(b)=∫abf,得 ∫abf(x)dx=G(b)−G(a)。