∑

数学知识体系

Observatory Archive of Mathematics
⌕2026/8/31
概念

黎曼积分

上和与下和夹逼定义黎曼积分,连续函数与单调函数可积,微积分基本定理连接微分与积分。

所属主题:数学分析 ↗
阅读路径

参考可汗学院 Get ready 机制:先修概念 → 当前概念 → 进阶概念,✓ 表示已读。

01定义

黎曼积分用分割的小矩形上下和夹逼定义「面积」:上和与下和之差趋于零则函数可积。连续函数与单调函数都可积;微积分基本定理把积分还原为求原函数——分析与计算的交汇点。
分割加密 ⇒ 矩形面积之和 → 曲边梯形面积 ∫f = lim Σ f(xᵢ)Δx:上和下和夹逼出的面积
黎曼和:小矩形面积之和逼近曲线下的面积

02核心要点

01

达布刻画

可积   ⟺  \iff 上积分 = 下积分   ⟺  \iff 几乎处处连续(勒贝格判据);狄利克雷函数不可积是经典反例。

02

微积分基本定理

∫abf′=f(b)−f(a)\int_a^b f'=f(b)-f(a):微分与积分互为逆运算;变上限积分 F(x)=∫axfF(x)=\int_a^x f 是 ff 的原函数——分析学的核心恒等式。

03

局限与升级

逐项取极限后积分可能失效、指示函数 1Q1_{\mathbb{Q}} 不可积——这些缺陷正是勒贝格积分的出生证明。

03关键公式

∫abf=lim⁡∥Δ∥→0∑f(ξi)Δxi\int_a^b f=\lim_{\|\Delta\|\to 0}\sum f(\xi_i)\Delta x_i
ddx∫axf(t) dt=f(x)\frac{d}{dx}\int_a^x f(t)\,dt=f(x)

04历史沿革

黎曼 1854 年就职论文给出第一个严格定义;达布以上下和形式化;牛顿-莱布尼茨公式则由两人于 17 世纪末分别发现。

05应用与延伸

数值积分(辛普森、高斯求积)、物理量的累积计算(功、电荷、概率)、蒙特卡洛积分的理论参照。

06交互演示

矩形求和 → 曲边面积增大 n:左端点矩形越来越贴曲线,和式逼近定积分

07相关概念