定積分とその性質

定義. \(a,b\)を実数とする. 連続関数\(f(x)\) の1つの原始関数を\(F(x)\)とするとき, 値\(F(b)-F(a)\)を \(f(x)\)の\(a\)から\(b\)までの定積分 といい,記号 $$ \int_a^b f(x)\, dx $$ で表す. また,\(F(b)-F(a)\)を \(\Big[ F(x) \Big]_a^b\) で表す.すなわち, $$ \int_a^b f(x)\, dx =\Big[ F(x) \Big]_a^b =F(b)-F(a) $$ である.

注意. 定積分の定義は原始関数\(F(x)\)の取り方によらないことに注意する.

また不定積分と同じように, 定積分にも次のような線形性があることを証明する.
$$ \int_a^b \{kf(x)+lg(x)\}\, dx = k\int_a^b f(x)\, dx+l\int_a^b g(x)\, dx \hspace{25pt} (k,\ l \mbox{は定数}) $$

定積分は関数であったが, 定積分は値である. このため,定積分に関しては次が成り立つ.
  • (上端下端の交換) \(\displaystyle\int_a^b f(x)\, dx =-\displaystyle\int_b^a f(x)\, dx \)
  • ( 一点の区間 ) \(\displaystyle\int_a^a f(x)\, dx=0 \)
  • (積分変数の交換) \(\displaystyle\int_a^b f(x)\, dx=\displaystyle\int_a^b f(t)\, dt \)
  • (積分区間の分割) \(\displaystyle\int_a^b f(x)\, dx =\displaystyle\int_a^c f(x)\, dx +\displaystyle\int_c^b f(x)\, dx \)


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