条件与结论

Riemann 可积ANL-DEF-026)。定义变限积分函数

结论 1:连续性

连续ANL-DEF-012),实际上是 Lipschitz 连续。

结论 2:可微性(微积分基本定理 Part 1)

连续,则 处可导(ANL-DEF-014),且

特别地:若 上处处连续,则 上处处可导, 对所有 成立——即 的一个原函数ANL-DEF-028)。 这就是”连续 ⇒ 必有原函数”的存在性证明。

几何/直觉理解

变限积分 是”从 曲线下方面积”的函数。 当 增大一点 ,新增的面积近似为 (小矩形)。 故 关于 的瞬时变化率正是 ——这是”积分与求导互逆”的几何直觉。

更精确, 由 ANL-THM-030 积分中值定理( 在小区间上连续),存在 介于 之间使 。 当 ,由 连续 。 故

证明

证明(结论 1:Lipschitz 连续)

证明: 可积 ⇒ 有界, 使 对所有

对任意 (不妨 ),由 ANL-THM-029 区间可加性:

ANL-THM-029 三角不等式与单调性:

上以常数 Lipschitz 连续,从而连续。

证明(结论 2:在连续点处可导)

证明: 处连续。证

任给 。由 连续, 使

(不妨 ,反向类似),考察

写为 (常数积分),合并:

(在 邻域内),。由 ANL-THM-029 单调性 + 三角不等式:

任意, 存在且

常见错误

  • ✗ 误以为” 可积 ⇒ 可导”。 反例: 可积,(取 ),但 处不可导。 正确:可积仅给出 连续;可导需要 在该点连续。
  • ✗ 把” 可导 ⇒ 连续”当作真命题。 事实: 存在不蕴含 连续—— 反例: 处可去间断( 但极限存在), ,但 可能仍存在。
  • ✗ 求 (变限是 )的导数时漏链式法则。 正确:ANL-THM-018 链式法则)。
  • ✗ 把 拆分时方向错误。 正确:两端都要算 + 注意符号)。

推论与应用

  • 推论 1(连续函数必有原函数) 的原函数(ANL-DEF-028
  • 推论 2(Newton-Leibniz 公式)ANL-THM-032 由本定理与”原函数差为常数”导出
  • 应用:积分上限函数的求导(含链式法则的复合形式)

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