期末考试的脚步越来越近了,大家的高数复习得怎么样了?
很多同学在复习到定积分这一章时,经常会有这样的困惑:
“不定积分我还会算,怎么一加上上下限,脑子就乱了?” “换元法换着换着,积分限忘记换了……” “看到绝对值和分段函数就想放弃。” “积分到底怎么改写才能计算出来呢?”
别慌!今天我们就来把定积分的计算思路与常见题型做一个彻底的梳理。搞定这篇文章,考场上多拿20分不是梦!
定积分计算的“总指挥棒”
在正式动手计算定积分之前,我们考虑一下标准定积分计算思维流程。拿到一个定积分 ,不要上来就硬算,请按以下步骤操作:
️ 核心四步走:
看区间
区间是否关于原点对称( )?利用奇偶性。
被积函数是否为周期函数,积分区间长度是否是周期的整数倍?利用周期性。
看被积函数
是否包含绝对值?去绝对值(分区间)。
是否是分段函数?分段积分。
是否可以化简?(如三角恒等变换、代数化简、有理化)。
选方法️
基本公式(牛顿-莱布尼茨公式)。
凑微分(第一类换元)。
变量代换(第二类换元)。
分部积分。
定结果✅
算出的应该是一个数(不包含积分变量的数,或者依赖于关于上下限参数的表达式),绝对不是一个函数 !
这是定积分最强大的武器,但也是“翻车”重灾区。
⚠️ 黄金法则:换元必换限!
步骤(左边到右边第二类,右边到左边第一类):
令 。
求微分 。
关键一步:当 时, ;当 时, 。
计算 。
常见类型:
三角代换:看到 , , ,令 ,, , 。
倒代换:分母幂次高,试着令 。
根式代换:直接令根式为一个变量,如令 。
当被积函数是不同类型函数相乘时(如 , , ),使用此法。
公式:
口诀(选 的顺序):“反对幂三指”(反三角 > 对数 > 幂函数 > 三角 > 指数)。排在前面的优先设为 ,剩下的凑成 。
如果考试全是硬算,时间肯定不够。学会观察性质,能秒杀很多选择填空题!
1. 奇偶性(对称区间必看!)
若积分区间为 :
若 是奇函数结果为0。(秒杀!)
若 是偶函数。
若 是周期为 的周期函数:
(积分值只与区间长度有关,与起点无关)。
定积分计算的是以 , , , 所围成的代数面积和,即函数 非负,则面积为正值,如果为负数,则为负值。如果被积函数描述的曲线为规则曲线,如直线,圆形等,则可以直接借助面积得到结果。
例如,看到 ,不要傻傻去换元算!
思路:这代表圆 在第一象限的面积。
结果: 。
题目特征:被积函数带绝对值 , ,或者是 。
解题思路:“拆!”利用定积分的区间可加性: 。
找到分段点(绝对值即为内部变号的点)。
将积分区间从分段点切开。
在每个小区间上去掉绝对值符号,分别积分,最后相加。
题目特征:题目没给 具体解析式,只给了 的性质(奇偶性、周期性)或等式。
解题思路:“换元 + 凑”通常令 或 。
经典结论: 若 连续,则 (这个结论做三角函数大题非常有用!)
题目特征:被积函数中包含有非负整数 参数。
解题思路:从表达式中提出一个1次方或2次方乘积项,然后考虑分部积分法构建递推公式。
经典结论:华里士公式:
为 偶 数 为 奇 数
题型四:定积分的几何应用(求面积)
题目特征:求曲线 与直线围成的图形面积。
解题思路:
画图:草图即可,确定图形大概位置。
找交点:联立方程,确定积分上下限。
定公式:
型区域(上下型): 上 下 。
型区域(左右型): 右 左 。
题目特征:无穷区间的反常积分与无界函数的反常积分。
解题思路:与定积分一样,只是积分上下限为无穷大,或者开区间端点,它们的积分值为求极限。特别注意无界函数的反常积分,如果瑕点在区间中间,则必须以瑕点为分割点,分割成两个积分分别考虑。
总结一张表
步骤
关键动作
注意事项
观察
对称性、周期性、几何意义
此时不动笔,先动脑
预处理
拆分段、去绝对值、化简
区间可加性
计算
牛莱公式、换元法、分部积分
换元一定要换限!检查
结果是一个数
面积、体积不能为负
定积分并没有想象中那么难,难点在于细心和方法的选择。 看到对称区间,先想奇偶性; 看到根号,先想三角代换或几何意义; 看到乘积形式,先想分部积分。
希望这份总结能帮你理清思路。期末考试,祝大家都能高数满绩,锦鲤附体!✨
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