跳到内容
SPM Tuition
附加数学 · 积分

计算定积分

你会积分,却常在代入上下限时算错符号。

定积分是积分结果在两个界限之间的变化量。先积分,再代入上限,再代入下限,最后相减。

本课属于 SPM 附加数学积分单元,建立在求不定积分和积分常数之上。

怎样计算一个定积分?

把积分结果写进方括号,标上限,然后相减。记法是 [F(x)] 从 a 到 b,等于 F(b) − F(a)。

计算 ∫ (2x + 3) dx,x 从 1 到 3:

[x² + 3x] = (3² + 3×3) − (1² + 3×1) = (9 + 9) − (1 + 3) = 18 − 4 = 14。

再算 ∫ (3x² − 2x) dx,x 从 0 到 2:[x³ − x²] = (8 − 4) − (0 − 0) = 4。

例题:积分限含有未知数

已知 ∫ 2x dx,x 从 1 到 k,结果等于 15,且 k > 1,求 k。

[x²] 从 1 到 k,得 k² − 1。

所以 k² − 1 = 15,即 k² = 16,k = 4 或 k = −4。

条件 k > 1 把 −4 舍去,所以 k = 4。检验:4² − 1 = 15。

会丢分的写法

常见错误是只代入上限,或者把相减的方向写反。这两种错误算出的数都不对,但草稿看上去很整齐。

以 ∫ (2x + 3) dx,x 从 1 到 3 为例:

步骤 错误写法 正确写法
代入 只代上限,得 18 上限 18,下限 4
相减 没有相减 18 − 4
方向 4 − 18 = −14 上限减下限
答案 18 或 −14 14

有一个简单的习惯可以避免这类错误:上限、下限各写在自己的括号里,最后才相减。

可以用哪些性质省时间?

考试里有两条性质很实用:

  • 相邻的区间可以合并:从 a 到 b 的积分加上从 b 到 c 的积分,等于从 a 到 c 的积分。
  • 常数倍可以提出来:k f(x) 的积分等于 k 乘以 f(x) 的积分。

若 f(x) 从 1 到 4 的积分是 7,则 (2f(x) + 3) 从 1 到 4 的积分 = 2(7) + 3(4 − 1) = 14 + 9 = 23。常数 3 在长度为 3 的区间上,积分是 3 × 3 = 9。

自测

计算 ∫ (x² + 1) dx,x 从 −1 到 2。再求 k,使 ∫ 3x² dx,x 从 0 到 k,结果等于 27。

答案

[x³/3 + x] 从 −1 到 2 = (8/3 + 2) − (−1/3 − 1)。

第一个括号是 14/3,第二个括号是 −4/3。所以结果是 14/3 + 4/3 = 18/3 = 6。

第二部分:[x³] 从 0 到 k,得 k³ = 27,所以 k = 3。

接下来学什么

下一课把积分变成面积。请继续求曲线与坐标轴之间的面积,那里要特别留意积分结果的正负号。之后用本章练习检验整章。

想让老师陪你检查积分限和符号,请了解一对一附加数学补习。错题记录可以帮你看出常在哪一步出错。

常见问题

定积分答案需要写 + c 吗?

不需要。上限和下限代入后相减,常数 c 会互相抵消,所以定积分的结果是一个具体的数。只有不定积分的答案才要写 c。

上下限颠倒会怎样?

结果的正负号会反过来。∫ 从 b 到 a 等于 −∫ 从 a 到 b。所以一定是上限代入的值减去下限代入的值,不能凭感觉放前放后。

积分限里有未知数 k 怎么办?

先积分,代入上限 k 和下限,得到一个含 k 的方程,再解出 k。如果解出两个值,要用题目给的条件,例如 k > 1,舍去不合的一个。

已知 f(x) 的定积分,怎样求 2f(x) + 3 的定积分?

常数倍可以提到积分外面,常数 3 的积分是 3 乘以区间长度。所以 2 倍的已知值,再加上 3 乘以上限减下限。

如果你的积分步骤对,却常在代入和符号上失分,一对一课堂里老师可以看你怎样写每一步,并调整成不易出错的格式。

  • 为孩子安排线上一对一课程,由经验丰富的老师授课。
  • 第一堂是一小时试听课,RM50 起。学费在预约前就先谈好。
  • 对老师满意就继续上课,每堂约 1.5 小时;不满意可以要求换老师。