⚡ 核心公式速览
物理应用微元法(数一数二):$$W = \int F(x)\,dx; \qquad dP = \rho g \, h(x) \, dA \text{(静水压力)}; \qquad dF = G\frac{m\,dm}{r^2} \text{(引力)}$$
古鲁金第一定理(数一数二):$$V = 2\pi \cdot d \cdot S \quad (d = \text{形心到旋转轴距离}, \ S = \text{平面图形面积})$$
经济应用(数三):$$C(x) = C(0) + \int_0^x C'(t)\,dt$$
本讲定位:定积分应用(三)——物理应用与经济应用。考题:变力沿直线做功、抽水做功、静水压力、引力(数一、数二)。重难点:静水压力的求法(数一、数二);经济类题目(数三)。
一、物理应用(数一、数二)
- 变力沿直线做功:W = ∫F(x)dx——力随位置变化时取微元 dW = F(x)dx。
- 抽水做功:W = ρg∫x·A(x)dx——把每层水提到顶端做的功叠加(x 为提升高度,A(x) 为该层截面积);关键是建立"体积微元 × 提升 × ρg"。
- 静水压力(重难点):dP = ρg·h(x)·dA——深度 h(x) 处的压强乘以该处面积微元;斜置平面按深度积分。
- 引力:细杆/质点间引力用微元法 dF = G·m·dm/r²,注意方向分解(对称性可抵消分量)。
二、古鲁金(Guldin)第一定理(数一、数二)
- "三心"概念:重心、形心、质心。质心/形心坐标公式与力矩计算公式(质量 = 密度×微元,力矩 = 质量×坐标)。
- 古鲁金第一定理:平面图形绕不与其相交的轴旋转所得旋转体体积 = 面积 × 形心走过的周长(V = 2π·d·S)——检验旋转体体积计算的"神搭配"。
三、经济应用(仅数三)
- 由边际函数求总函数:C(x) = C(0) + ∫₀ˣ C′(t)dt;收益、利润同理(用定积分还原总量,注意固定成本)。
- 涉及平均值、边际与需求量关系(与第 7 讲公式处理问题联动)。
易错点
:抽水做功的提升高度要取"该层水到水面的真实距离";静水压力的深度是到水面的竖直距离;引力要分解方向;古鲁金定理要求旋转轴不穿过图形。