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附加数学 · 积分

求不定积分与积分常数

你记得积分规则,却总在微分和积分之间搞混方向。

不定积分,就是求出“导数等于题目所给函数”的那个函数,再加上常数 c。幂法则是:次数加一,再除以新的次数。

本课属于 SPM 附加数学积分单元。开始之前,请先确认你会微分 xⁿ。

幂法则怎样用?

对任何不等于 −1 的 n,∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹ ÷ (n + 1) + c。常数倍留在前面,各项分别积分。

积分 6x² − 4x + 5:

∫(6x² − 4x + 5) dx = 6x³ ÷ 3 − 4x² ÷ 2 + 5x + c = 2x³ − 2x² + 5x + c。

最后一项 5 可以看成 5x⁰,所以积分后是 5x¹ ÷ 1 = 5x。

例题:求出常数 c

曲线的梯度函数为 dy/dx = 3x² − 4x,且经过点 (2, 5)。求曲线方程。

积分得 y = x³ − 2x² + c。

代入 x = 2,y = 5:8 − 8 + c = 5,所以 c = 5。

曲线方程是 y = x³ − 2x² + 5。检验:微分得 3x² − 4x,与题目给的梯度相同。

负指数和括号怎么办?

先改写,再积分。1 ÷ x² 改写成 x⁻²:

∫x⁻² dx = x⁻¹ ÷ (−1) + c = −1/x + c。

遇到乘积要先展开。∫(x + 3)(x − 1) dx = ∫(x² + 2x − 3) dx = x³/3 + x² − 3x + c。

会丢分的写法

常见的错误是凭微分的习惯下笔,把 x³ 写成 3x²,而不是 x⁴ ÷ 4。微分和积分的规则刚好相反,赶时间很容易弄反。

积分 错误写法 正确写法
∫x³ dx 3x² x⁴ ÷ 4 + c
∫4x dx 4 2x² + c
∫x⁻² dx −2x⁻³ −x⁻¹ + c
常数 漏写 写上 + c

有一个快速的自查办法:积分会让次数变大,微分会让次数变小。如果你的次数变小了,说明你做成了微分。

自测

已知 dy/dx = 4x³ − 6x + 1,且 x = 1 时 y = 7,求 y 的表达式。

答案

积分得 y = x⁴ − 3x² + x + c。

代入 x = 1,y = 7:1 − 3 + 1 + c = 7,即 −1 + c = 7,所以 c = 8。

所以 y = x⁴ − 3x² + x + 8。

检验:dy/dx = 4x³ − 6x + 1,而 x = 1 时 y = 1 − 3 + 1 + 8 = 7。

接下来学什么

定积分把积分限放在常数原来的位置。下一课是计算定积分,之后可以用本章练习检验整章。

你也可以在多项式积分与面积探索器 (英文)里试自己的多项式。想让老师逐步看你的解题过程,请了解一对一附加数学补习。

常见问题

为什么不定积分一定要加 c?

因为常数的导数是零。x³ + 5 和 x³ − 2 的导数都是 3x²,所以由导数倒推时,无法知道原来的常数是多少。答案漏写 c,就是不完整的答案。

x⁻¹ 可以用幂法则积分吗?

不可以。幂法则要除以 n + 1,n = −1 时会除以零。遇到 x⁻¹ 时,要记住幂法则对 n = −1 不成立。

带括号的乘积怎么积分?

先把括号展开成单项式相加,再逐项积分。例如 (x + 3)(x − 1) 先展开为 x² + 2x − 3,再用幂法则,不能把两个括号分别积分后相乘。

怎样检验积分有没有做对?

把答案微分一次,应该得到题目给的被积函数。这一步只需几秒,而且能马上发现方向写反或漏掉系数。

如果你总在积分和微分之间写反方向,一对一课堂里老师可以看你的草稿,找出是哪一步的习惯出了问题,并用你自己的题目纠正。

  • 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。