原函数

前面两章讨论了如何(借助)求出的“线性近似”,本章将着眼于其反问题:如何通过“线性近似”反推出。这一问题引领我们在寻找曲边梯形面积更为简洁、高效的计算方法的路上继续前进,在数学中也被称为 不定积分 ,如下图的章节地图所示。

2 逆用“线性近似”

上图中的“逆用‘线性近似’”指的就是之前提到的“通过‘线性近似’反推出”,这里让我们直观地解释一下“逆用”是什么意思。前面学习了借助函数求出其,或者说求出其“线性近似”,如下图所示。

图 1 函数的微分(“线性近似”)

实际上,如果只知道函数,如下图左侧所示(这里只画出了个不同点处的,但也可依稀看出函数的形状),是可以反推出函数的,如下图右侧所示。这就是逆用“线性近似”。

图 2 函数的微分

图 3 反推出函数

让我们从原函数说起吧。

3 原函数的定义
定义 .如果在区间上,,即时有:

那么函数就称为(或)在区间上的一个 原函数 (Primitive function)。

举例说明下上述定义,比如我们知道有,那么就是在区间上的一个原函数,而,即:

4 原函数存在定理
定理 .如果函数在区间,那么其在区间上存在原函数

上述定理说的就是“连续函数有原函数”。值得注意的是,这并非充要条件,某些,比如:

虽然上述函数在点处(在点附近剧烈振荡),如下图所示。

图 4 函数点附近剧烈振荡,在点处间断

但其在区间上也是有原函数的:

上述定理在本单元后面会用到,其严格证明可参看下一单元要学习的

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