一元函数积分学 / 定积分计算 / 常规计算与结论整理 / 含绝对值或max/min的定积分分段计算
计算定积分 $\displaystyle\int_0^4|x-2|dx$。
正确答案
$4$
题目解析
【解】被积函数含有绝对值 $|x-2|$,需根据绝对值定义去掉绝对值符号。零点为 $x=2$,积分区间 $[0,4]$ 被分为 $[0,2]$ 和 $[2,4]$ 两部分。
当 $0 \le x \le 2$ 时,$x-2 \le 0$,故 $|x-2| = -(x-2) = 2-x$;
当 $2 < x \le 4$ 时,$x-2 > 0$,故 $|x-2| = x-2$。
利用定积分的可加性:
$$\int_0^4 |x-2| dx = \int_0^2 (2-x) dx + \int_2^4 (x-2) dx.$$
分别计算两个积分:
$$\int_0^2 (2-x) dx = \left[ 2x - \dfrac{x^2}{2} \right]_0^2 = \left( 4 - 2 \right) - 0 = 2,$$
$$\int_2^4 (x-2) dx = \left[ \dfrac{x^2}{2} - 2x \right]_2^4 = \left( 8 - 8 \right) - \left( 2 - 4 \right) = 0 - (-2) = 2.$$
相加得总积分为 $2+2=4$。因此,定积分的值为 $4$。
当 $0 \le x \le 2$ 时,$x-2 \le 0$,故 $|x-2| = -(x-2) = 2-x$;
当 $2 < x \le 4$ 时,$x-2 > 0$,故 $|x-2| = x-2$。
利用定积分的可加性:
$$\int_0^4 |x-2| dx = \int_0^2 (2-x) dx + \int_2^4 (x-2) dx.$$
分别计算两个积分:
$$\int_0^2 (2-x) dx = \left[ 2x - \dfrac{x^2}{2} \right]_0^2 = \left( 4 - 2 \right) - 0 = 2,$$
$$\int_2^4 (x-2) dx = \left[ \dfrac{x^2}{2} - 2x \right]_2^4 = \left( 8 - 8 \right) - \left( 2 - 4 \right) = 0 - (-2) = 2.$$
相加得总积分为 $2+2=4$。因此,定积分的值为 $4$。