少?
解 当产量从1(百吨)增加到2(百吨)时,总收益改变量为2
四、结束语
在社会的不断进步中,数学与社会的关系也越来越密切,定积分作为高等数学中一个重要的内容,它也是解决很多问题的有效工具.利用定积分解决几何和经济等一系列疑难问题,显得得心应手得多,这也是数学应用性的具体表现.
一、定积分在几何和经济问题中的引入
我国古代数学家刘徽利用“割圆术”,以圆的内接多边形面积来“逼近”圆的面积.早在公元前三世纪,阿基米德就研究过一般的这类问题,他用“穷竭”的方法计算了抛物线与直线围成的弓形以及圆等图形的面积.这些古代数学家的想法基本上是一致的,即为了求一平面区域的面积,先考虑该区域中的一个多边形,算出它的面积,把该值作为该区域面积的一个近似值;然后,再选择该区域内的另一个多边形,它包含前一个多边形,从而得到该区域面积的一个更佳的近似值,依次下去,“穷竭”整个区域.
在这里,我们得到该区域面积一系列的近似值S1,S2,…,Sn.当n无限增大时,把Sn的极限看成该区域的面积.这种方法体现了积分的思想.尽管古代人们对函数、极限等概念尚不清楚,但到17世纪时,人们已用这种思想计算出了许多平面区域的面积.只是在那个时代,对于每一个区域,其计算都依赖于其特定问题的特殊技巧.
任意曲线所围成的平面图形的面积计算,依赖于曲边梯形的面积计算.所以,我们先讨论曲边梯形的面积.
在直角坐标系中,由连续曲线y=f(x)(f(x)≥0),直线x=a,x=b和y=0(即x轴)所围成的平面图形AabB称为曲边梯形,如图1所示.其中,曲线弧)AB、线段ab分别称为曲边梯形的曲边和底边.
图1
在科学技术和经济管理等领域中,如果我们撇开各类问题的实际含义,抓住它们在数量关系上的共同本质和特征,加以概括和抽象,这样就引出定积分的概念.
二、定积分基本性质
根据定积分的定义可知,如果当n无限增大,而△xi中最大者Δx→0时,极限存在,则称函数f(x)在[a,b]上是可积的,并称此极限值为函数f(x)在[a,b]上的定积分,记作
按定积分的定义,曲边梯形的面积表示式可写
可见,对于f(x)≥0,定积分的数值能解释为一个曲边梯形的面积,这就是定积分的几何意义.
可以证明定积分具有以下性质:
性质1:被积函数中的常数因子可以提到积分号外面,即
性质2:两个函数和(差)的积分,等于它们积分的和(差).即
性质3:(定积分的可加性)对任意的三个a,b,c,总有
三、定积分在几何和经济工作中的应用
上述我们探讨了定积分的概念,并介绍了它的基本性质与计算方法,下面我们将定积分知识用于简单的应用问题的分析与计算.
1.平面图形的面积
根据定积分的几何意义,我们已经有:
(1)连续曲线y=f(x)(f(x)≥0)与直线x=a,x=b及x轴所围成的曲边梯形(图2)的面积为
由于面积总是正的,如果在[a,b]上函数f(x)≤0,定积分是负值,则不可能表示为一个曲边梯形的面积,但我们可以把函数乘以负号(即-f(x)≥0)化为(1)中的情形.所以有:
(2)连续曲线y=f(x)(f(x)≤0)与直线x=a,x=b及x轴所围成的曲边梯形(图3)的面积为A=
(3)对于在[a,b]上函数f(x)有时取正值,有时取负值时,曲线y=f(x)与直线x=a,x=b及x轴所围成区域(图4)的面积为A=A1-A2+A3=
例1 求曲线y=x2与直线x=-1,x=1及x轴所围区域的面积.
解 画草图,如图5所示.A=
2.定积分在经济中的应用举例
在经济学中,习惯上用“平均”和“边际”这两个概念来描述一个经济变量y对于另一个经济变量x的变化情况.“平均”概念表示因变量y在自变量x处有改变量Δx,y有相应的改变量Δy时的平均值显然,平均值随Δx的变化而变化.而“边际”概念表示在自变量x的边缘处因变量y的变化情况,即当x的改变量Δx趋于0时,平均值的极限,按导数的定义可知,这正是y关于x的导数.
定义:设函数y=f(x)可导,称导函数f'(x)为f(x)的边际函数.
这不过是经济学上对导数的另一种称谓.所以对经济函数而言,因变量对自变量的导数统称为“边际函数”.例如
(1)边际成本:成本函数C(Q)对产量Q的变化率C'(Q)称为边际成本,记作MC(Q);
(2)边际收益:收益函数R(Q)对产量Q的变化率R'(Q)称为边际收益,记作MR(Q);
(3)边际利润:利润函数L(Q)对产量Q的变化率L'(Q)称为边际利润,记作ML(Q).
实际上,在进行经济分析时,还常常遇到相反的问题,即根据边际收益、边际成本、边际利润以及产量的变动区间,计算总成本、总收益和总利润的变化.
当产量Q由a变化到b时,由于销售收
文章来源:《经济科学》 网址: http://www.jjkxzz.cn/qikandaodu/2020/0831/333.html
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