积分计算器(定积分与不定积分)

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结果

∫ab f(x) dx0.52733063
F(x)x3/3 + ln|x| + 3sin(2x)/2 + C

1/x 的原函数是 ln|x|:加上绝对值后,对负的 x 也成立。

求原函数或计算定积分。对于标准项之和,如 x 的幂、1/x、e^(ax + b)、ax + b 的 sin、cos 和 sec²、(ax + b)ⁿ 以及 ln(ax + b),计算器逐项积分并精确计算 F(b) − F(a)。任何其他连续函数用自适应辛普森法则做数值积分,计算器还会对反常积分发出警告。

分步解答

读取函数和积分限

f(x) = x2 + 3cos(2x) + 1/x
a = 1, b = 2

逐项求原函数

∫ x2 dx = x3/3
∫ 1/x dx = ln|x|
∫ 3cos(2x) dx = 3sin(2x)/2
F(x) = x3/3 + ln|x| + 3sin(2x)/2

计算 F(b) − F(a)

F(2) = 2.2246101
F(1) = 1.6972795
∫ = F(b) − F(a) = 2.2246101 − 1.6972795 = 0.52733063

数值检验

自适应辛普森法则: 0.52733063

关键公式

幂法则
∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1) + C
定积分
∫ab f dx = F(b) − F(a)
常用积分
∫eˣ dx = eˣ, ∫1/x dx = ln|x|, ∫sin x dx = −cos x
曲线间的面积
∫ab (f − g) dx

如何计算定积分

  1. 把被积函数拆成各项之和,分别积分;常数因子保留在前面。
  2. 对 n ≠ −1,使用幂法则 ∫ xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1),以及 ∫ 1/x dx = ln|x|。
  3. 对于 ax + b 的函数,要除以 a:∫ e^(ax + b) dx = e^(ax + b)/a,∫ cos(ax + b) dx = sin(ax + b)/a。
  4. 在上限和下限处计算原函数并相减:∫ f(x) dx 从 a 到 b = F(b) − F(a)。常数 C 相互抵消。
  5. 检查被积函数在 [a, b] 上是否连续。如果它在那里有竖直渐近线,如 1/x 在 x = 0 处,则该积分是反常积分,需要取极限。

问与答

计算器能精确求解哪些积分?

xⁿ(任意有理数 n)、1/x、e^(ax + b)、kˣ、sin(ax + b)、cos(ax + b)、sec²(ax + b)、csc²(ax + b)、ax + b 的 sec·tan 和 csc·cot、(ax + b)ⁿ 以及 ln(ax + b) 的常数倍之和。像 x·eˣ 这样的乘积需要分部积分,改用数值方法计算。

数值积分有多准确?

自适应辛普森法则不断把估计值有变化的那部分区间对分,直到对光滑函数在约十位有效数字上一致。计算器会显示函数求值次数和误差估计。

+ C 是什么?

积分常数。每个函数都有无穷多个相差一个常数的原函数,因为常数的导数为零。在定积分中它会抵消。

为什么会出现反常积分的错误提示?

被积函数在 [a, b] 中的某处没有定义或为无穷大,例如 [−1, 1] 上的 1/x,或跨过 π/2 的 tan(x)。这类积分需要取极限,并且可能发散,所以计算器不给出它们的值。

积分限中可以使用 π 吗?

可以。输入 pi、pi/2 或 2pi,或 e 作为积分限;例如 sin(x) 从 0 到 pi 的积分为 2。

自己练一练

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