第一积分中值定理
已知:$f(x)$ 在 $[a,b]$ 上连续
结论:$\int_a^b f(x)\ dx=f(\xi)(b-a)$
Attention
这是一个在课本里就有的结论,无需证明
第一积分中值定理推广
已知:$f(x)$,$g(x)$ 在 $[a, b]$ 上连续,$g(x)$ 在 $[a, b]$ 上不变号
结论:$\int_{a}^{b} f(x)g(x) , dx = f(\xi)\int_{a}^{b} g(x) , dx$
证明:对 $\int_{a}^{b} f(x)g(x) , dx$ 和 $\int_{a}^{b} g(x) , dx$ 应用柯西中值定理
第二积分中值定理
已知
- 函数 $f\in C[a,b]$
- 函数 $g\in C[a,b]$
- $g’\in R[a,b]$
- $g’$ 在 $[a,b]$ 不变号 则存在 $\xi \in (a,b)$ 使得 $$ \int_{a}^{b} f(x)g(x) , \mathrm{d}x = g(a)\int_{a}^{\xi} f(x) , \mathrm{d}x + g(b) \int_{\xi}^{b} f(x) , \mathrm{d}x $$
证明
先分部积分,再对后项运用 第一积分中值定理推广
$$
\begin{align}
\int_{a}^{b} f(x)g(x) , \mathrm{d}x & = \int_{a}^{b} g(x) , \mathrm{d}F(x) \
& = g(b)F(b)-\int_{a}^{b} F(x)g’(x) , \mathrm{d}x \
& =g(b)F(b)-F(\xi)\int_{a}^{b} g’(x) , \mathrm{d}x \
& =g(b)\int_{a}^{b} f(x) , \mathrm{d}x -\int_{a}^{\xi} f(x) , \mathrm{d}x \cdot \left[g(b)-g(a)\right] \
& =g(a)\int_{a}^{\xi} f(x) , \mathrm{d}x + g(b)\int_{\xi}^{b} f(x) , \mathrm{d}x
\end{align}
$$