积分中值定理

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

2025张宇考研数学基础30讲-高等数学分册 (张宇) (Z-Library), p.205

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

$$ \begin{align} \int_{a}^{b} f(x)g(x) , \mathrm{d}x & = \int_{a}^{b} g(x) , \mathrm{d}F(x) \ & = g(b)F(b)-\int_{a}^{b} F(x)g’(x) , \mathrm{d}x \ & =g(b)F(b)-F(\xi)\int_{a}^{b} g’(x) , \mathrm{d}x \ & =g(b)\int_{a}^{b} f(x) , \mathrm{d}x -\int_{a}^{\xi} f(x) , \mathrm{d}x \cdot \left[g(b)-g(a)\right] \ & =g(a)\int_{a}^{\xi} f(x) , \mathrm{d}x + g(b)\int_{\xi}^{b} f(x) , \mathrm{d}x
\end{align} $$