高三下∫ 微積分
定積分與面積
Definite Integrals and Area
公式
∫[a,b] f(x)dx = F(b) − F(a)
定積分是「曲線下的有向面積」,用反導函數在兩端點的差就能算出來。
白話解釋
定積分的原始定義是**黎曼和的極限**:把 [a,b] 切成很多細長方形,把面積加起來,再讓寬度趨近 0。它衡量的是**曲線與 x 軸之間的面積**。
直接算黎曼和極限非常麻煩。**微積分基本定理**提供了捷徑: **∫[a,b] f(x)dx = F(b) − F(a)**,其中 F 是 f 的任一個反導函數。
這是整個微積分最深刻的結果——它把「求面積」(積分)和「求斜率」(微分)這兩件表面上毫無關係的事連在一起。牛頓與萊布尼茲的貢獻核心就在這裡。
注意定積分算的是**有向面積**:曲線在 x 軸**下方**時積分值是**負**的。所以要求「實際覆蓋的面積」時,必須先找出函數變號的點,分段積分後**各段取絕對值再相加**,不能一口氣積完。這是最常見的陷阱。
定積分是一個**數**(不含 C,因為 C 在相減時抵消了),不定積分是一個**函數族**。這個區別要清楚。
**兩曲線之間的面積** = ∫(上方函數 − 下方函數)dx,記得先找交點決定積分範圍。
什麼時候用
求面積、總量累積(總位移、總成本)、平均值。
最容易錯的地方
- 曲線在 x 軸下方時沒有處理負值,直接當成面積。
- 定積分還寫 +C。
- 兩曲線面積沒先求交點就積分。
例題 · 3 題
先自己算,再看解答——這樣才有效。
- 1
∫[0,2] 2x dx = ?
- 2
∫[0,3] x² dx = ?
- 3
∫[1,3] 2 dx = ?