積分學教學方法的探討

牛艷秋

（吉林建筑大學城建學院，吉林長春130111）

積分學教學方法的探討

牛艷秋

（吉林建筑大學城建學院，吉林長春130111）

本文主要闡述了在教學中如何更好地應用元素法思想來求解定積分、重積分問題，以及怎樣推廣元素法，并結(jié)合“元素法”的思想，得出三重積分的計算公式.

元素法；定積分；截面法；投影法

1 關(guān)于分部積分法的教學

2 在定積分概念教學中滲透元素法思想

元素法是定積分應用中的基本思想方法，是解各類應用題的法寶.一般教材中通常在介紹定積分應用時才涉及元素法，在教學實踐中，我體會到可以將“元素法”提前在定積分概念教學中“滲透”.具體講授時，在講完分割、近似、求和、取極限引出定積分的概念后加以說明：若在“近似”階段，為簡便計算，省略下標i，把這一區(qū)間記為[x,x+dx]，取ξ為x，則相應的窄曲邊梯形面積近似為ΔA≈f(x)dx，且當λ→0時，dx→0，這樣的窄曲邊梯形有無數(shù)個，整個曲邊梯形可視為這無數(shù)個窄條矩形（形象上為無數(shù)條直線段）構(gòu)成，這些窄條矩形面積即是構(gòu)成曲邊梯形面積的“元素”.一旦元素f(x)dx找到了，則將這無窮多個元素累加，即可得所求曲邊梯形面積.這樣講授自然流暢，即使學生對“元素”有了比較直觀的感性認知，又為后續(xù)應用“元素法”埋下伏筆，指明了基本思想方法，即欲求某個量，就要設(shè)法找出其“元素”，然后將這無窮多個元素累加（積分）即得所求量.另外，這種“元素法”的思想方法也對理解重積分的計算方法提供了幫助（見下目）.

3 多元積分學教學中引入具體模型

二重積分是以求曲頂柱體體積和平面薄片的質(zhì)量這兩個具體模型引入的，而三重積分及第一類曲面積分，則通常是直接引入定義.在教學實踐中如果也對它們賦予具體的物理模型，則對學生接受理解相關(guān)概念與算法是很有好處的.以三重積分為例，以求空間立體Ω的質(zhì)量為引例導入，設(shè)f(x,y,z)為相應的體密度，經(jīng)過分割、近似、求和、取極限步學生對三重積分有了感性的認知，同時也便于理解相關(guān)的性質(zhì).

另外，從這個具體的模型（空間立體的質(zhì)量）出發(fā)，結(jié)合“元素法”的思想，可較方便地得出和理解三重積分的兩種計算方法.

（1）投影法：設(shè)Ω：z1(x,y)≤z≤z2(x,y),(x,y)∈Dxy（圖1），Dxy為Ω在xy面上的投影.將Dxy分成n個小區(qū)域，以dσ=dxdy為其任一小區(qū)域，(x,y)∈dσ，作以邊界dσ為準線，母線平行于軸的柱面，它被z=z1可視其為立體Ω的質(zhì)量“元素”，整個立體由無數(shù)個小柱狀體構(gòu)成，將這無數(shù)個“元素”累加，從而其質(zhì)量為m=即得投影法計算三重積分的公式：

圖1

圖2

（2）截面法：設(shè)Ω：c≤z≤d,(x,y)∈Dz，（圖2）Dz為豎坐標為的平面與Ω所截得的平面區(qū)域.將[c,d]分成n個小區(qū)間，以[z,z+dz]為其任一小區(qū)間，相應薄片的質(zhì)量應為時，可視其為立體Ω的質(zhì)量“元素”，整個立體由無數(shù)個小薄片構(gòu)成，將這無數(shù)個“元素”累加，從而其質(zhì)量為即得截面法計算三重積分的公式：

〔1〕徐兵.高等數(shù)學[M].北京：高等教育出版社，2010.8.

〔2〕春玲.強s-凸函數(shù)的simpson型積分不等式[J].內(nèi)蒙古民族大學學報(自然科學版)，2015（06）.

O172.2

A

1673-260X（2017）11-0017-02

2017-08-17