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∫ 積分計算機

求任意多項式的不定積分(反導函數)。從最高次到常數項輸入係數,即時取得積分結果。

這是什麼工具?

積分是微分的反運算。給定函數 f(x),不定積分 ∫f(x)dx 會產生一個新的函數 F(x),其導數為 f(x)。積分是微積分的兩大支柱之一(與微分並列),應用遍及物理、工程、經濟與統計。曲線下的面積、由速度得出的總距離、累積成長、機率分佈,以及變力所作的功,全都與積分有關。 對多項式而言,積分遵循簡單的冪次法則:∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹ / (n+1) + C,其中 C 為積分常數。每一項獨立積分。例如 ∫(3x² + 2x + 5) dx = x³ + x² + 5x + C。常數 C 的出現是因為任意常數的導數為零,所以原函數可能加了任意常數。 這個積分計算機可處理任意次數的多項式。你從 x 的最高次到常數項依序輸入係數,它會對每一項套用冪次法則,顯示完整的反導函數。所有運算都在你的瀏覽器中本機執行。

運作原理

積分的冪次法則指出,對任意項 c·xⁿ(其中 n ≠ −1),積分為 c·xⁿ⁺¹ / (n+1) + C。計算機依序處理每個係數。若你輸入係數 [a, b, c, d] 代表多項式 ax³ + bx² + cx + d,結果為 a·x⁴/4 + b·x³/3 + c·x²/2 + d·x + C。 積分常數 C 永遠會被附加,因為不定積分代表的是一個函數族,而非單一函數。在應用問題中,C 由初始條件或邊界值決定。計算機會顯示帶有 C 的一般反導函數,並在可能時化簡分數係數(例如 6x⁴/4 化簡為 3x⁴/2)。
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使用方法

  1. 從最高次到常數項依序輸入係數,以逗號分隔。
  2. 例如輸入 3,0,2,1 代表 3x³ + 0x² + 2x + 1。
  3. 點選計算以取得不定積分。
  4. 檢視每一項的逐步積分過程。
  5. 留意結果中的積分常數 C。

常見問題

什麼是積分常數 C?

常數 C 代表有無窮多個函數共用同一個導數。由於任意常數的導數均為零,將常數加到反導函數會產生另一個有效的反導函數。在現實問題中,C 由初始條件(例如時刻零的位置)決定。

這個計算機能處理三角函數或指數函數嗎?

不能。本計算機使用多項式冪次法則,僅適用於 c·xⁿ 形式的項。三角函數(∫sin x dx = −cos x + C)、指數(∫e^x dx = e^x + C)以及 1/x(∫(1/x) dx = ln|x| + C)需要不同的法則,本工具不涵蓋。

不定積分與定積分有何不同?

不定積分給你一個一般函數(反導函數)並附帶 +C。定積分 ∫[a,b] f(x)dx 在兩個界限上計算反導函數的值並相減,得到一個數字,代表 x=a 到 x=b 之間曲線下的有號面積。本計算機計算的是不定積分。

為什麼 x⁻¹ 無法用冪次法則積分?

冪次法則給出 xⁿ⁺¹/(n+1),但當 n = −1 時分母變為零,這是未定義的。此時 ∫(1/x) dx = ln|x| + C。這是一個需要對數積分的特殊情況,本多項式計算機不處理。

技巧與建議

對多項式積分時,請分別追蹤每一項,永遠將指數加 1 並將係數除以新指數。常見的錯誤是忘記除:∫x² dx 是 x³/3,而不是 x³。另一個常見錯誤是忘記不定積分中的積分常數 C。若你遇到定積分問題,先以本工具求出反導函數,再代入上下限並相減:F(b) − F(a)。常數 C 在定積分中會相互抵消,因此那裡不需要 C。驗算時可將結果微分:應得到原多項式。若導數不符,請重新檢查每一項。在物理中,積分將速率轉換為總量:對速度積分得到位移、對功率積分得到能量、對力(對距離)積分得到作功。

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