积分是微积分的另一个核心概念!理解积分,能帮助我们计算面积、体积和解决累积问题。
什么是积分?
积分(Integral)是导数的逆运算,用于计算函数的累积 效果。
简单理解
积分就像"累积求和":
- 把函数值"累积"起来
- 可以计算曲线下的面积
- 可以计算体积、质量等累积量
定积分和不定积分
- 不定积分:求原函数(反导数)
- 定积分:计算函数在区间上的累积值
不定积分
不定积分(Indefinite Integral)是求导数的逆运算。
如果 F′(x)=f(x),则:
∫f(x)dx=F(x)+C
其中 C 是常数(积分常数)。
- ∫[f(x)+g(x)]dx=∫f(x)dx+∫g(x)dx
- ∫kf(x)dx=k∫f(x)dx(k 是常数)
基本积分公式
幂函数
∫xndx=n+1xn+1+C(n=−1)
例子:
- ∫x2dx=3x3+C
- ∫xdx=2x2+C
- ∫dx=x+C
指数函数
∫exdx=ex+C
∫axdx=lnaax+C(a>0,a=1)
对数函数
∫x1dx=ln∣x∣+C
三角函数
- ∫sinxdx=−cosx+C
- ∫cosxdx=sinx+C
- ∫sec2xdx=tanx+C
- ∫csc2xdx=−cotx+C
定积分
定积分(Definite Integral)是函数在区间 [a,b] 上的累积值。
∫abf(x)dx=limn→∞∑i=1nf(ξi)Δxi
其中 Δxi 是区间的分割,ξi 是每个小区间内的点。
几何意义
定积分 ∫abf(x)dx 表示函数 f(x) 在区间 [a,b] 上的曲线下的面积。
- 如果 f(x)≥0,则定积分是曲线下的面积
- 如果 f(x)<0,则定积分是曲线上的面积的负值
牛顿-莱布尼茨公式
如果 F′(x)=f(x),则:
∫abf(x)dx=F(b)−F(a)=F(x)ab
例子:∫02x2dx
- F(x)=3x3(因为 F′(x)=x2)
- ∫02x2dx=F(2)−F(0)=323