高三下∫ 微積分
積分的應用
Applications of Integration
公式
旋轉體體積 V = π∫[a,b] [f(x)]² dx
把「無限多個薄片加起來」的想法套到不同情境,就能算體積、位移與平均值。
白話解釋
積分的本質是「把無限多個微小的量累加起來」。認出這個結構,就能套到各種問題上。
**旋轉體體積(圓盤法)**:曲線 y = f(x) 繞 x 軸旋轉,每個薄片是半徑 f(x)、厚度 dx 的圓盤,體積是 π[f(x)]²dx。加起來就是 **V = π∫[a,b][f(x)]²dx**。注意括號裡要**平方**,這一點常漏。
**位移與路程**:速度對時間積分得**位移**(有向)。如果要**總路程**,必須對 |v(t)| 積分——速度為負代表往回走,那段路程仍要算進去。這跟定積分的正負問題是同一個道理。
**平均值**:函數在 [a,b] 上的平均值 = (1/(b−a))∫[a,b]f(x)dx。就是「總量除以區間長度」,跟算術平均的精神一致。
這些應用的共同解題步驟是固定的:**先寫出一個微小片段的量,再決定積分範圍,最後積分**。把這個思路建立起來,遇到沒看過的應用題也能自己推。
什麼時候用
體積、位移、平均值、功、質心、機率密度。
最容易錯的地方
- 旋轉體體積忘記平方。
- 求總路程時沒對速度取絕對值。
- 積分範圍取錯(沒對應到實際的區間)。
例題 · 3 題
先自己算,再看解答——這樣才有效。
- 1
y = x 在 [0,1] 繞 x 軸旋轉,體積是 π/? ,? 是多少?
- 2
速度 v(t) = 2t,從 t=0 到 t=3 的位移是多少?
- 3
f(x) = 2x 在 [0,2] 上的平均值是多少?