跳到正文
IGCSE·Tuition
高级数学 · 课程

用正确的常数积分幂函数

规则一行就能记住,但负幂和分数幂让计算很容易出错。

本页内容
  1. 遇到不好处理的幂怎么办?
  2. 积分整个式子的步骤
  3. 例题详解
  4. 要留意的错误
  5. 自我检测
  6. 下一步

积分 x 的幂时,先把幂加一,再除以新的幂:∫xⁿ dx = xn+1/(n + 1) + c,其中 n ≠ −1。常数系数原样保留。

这是每道积分题里的基本功。它接在由导数和一个点还原函数之后,需要用到之前附加数学学过的指数运算。

遇到不好处理的幂怎么办?

积分之前,先把每一项写成“数字乘以 x 的幂”。之后每次都用同一条规则。

原式写成幂积分
x⁴x⁴x⁵/5
1/x³x−3x−2/(−2) = −1/(2x²)
√xx1/2x3/2/(3/2) = (2/3)x3/2
1/√xx−1/2x1/2/(1/2) = 2√x

除以一个分数,等于乘以它的倒数。所以除以 3/2 就得到系数 2/3。

积分整个式子的步骤

  1. 展开或拆开,让每一项都是常数乘以单一的幂。
  2. 逐项积分,保留系数。
  3. 小心化简系数,尤其是有负数和分数时。
  4. 最后只加一次 + c。

例题详解

求 ∫(6x² − 4/x³ + 3√x) dx。

第一步,改写: 6x² − 4x−3 + 3x1/2。

第二步,逐项积分:

  • 6x² 得 6 × x³/3 = 2x³。
  • −4x−3 得 −4 × x−2/(−2) = 2x−2。
  • 3x1/2 得 3 × x3/2/(3/2) = 3 × (2/3)x3/2 = 2x3/2。

第三步,合并:

2x³ + 2/x² + 2x3/2 + c

第四步,检验: 对答案求导,得 6x² − 4x−3 + 3x1/2,正是原来的式子。

要留意的错误

常见的失误是新的幂为负数时丢掉负号。

错误答案: ∫4/x³ dx = 4x−2/2 = 2x−2 + c

新的幂是 −2,所以除数是 −2,不是 2。负号被漏掉了。

正确答案是 4x−2/(−2) = −2x−2 + c。化简之前,把除数连同符号放进括号,例如“÷ (−2)”。对 −2x−2 求导得 4x−3,可以证实。

自我检测

先在纸上试做,再打开答案核对。

1. 求 ∫(5x⁴ − 2x) dx。

查看答案

5x⁴ 得 x⁵,−2x 得 −x²。x⁵ − x² + c

2. 求 ∫(1/√x) dx。

查看答案

1/√x = x−1/2。幂加一得 x1/2,再除以 1/2 得 2x1/2。2√x + c

3. 先展开,再求 ∫(x + 1)² dx。

查看答案

(x + 1)² = x² + 2x + 1。积分得 x³/3 + x² + x。x³/3 + x² + x + c

下一步

接下来,在使用代换形式的逆向求导中把这个思路扩展到括号。最后一定要用求导检验原函数。微积分形状与变化率探索器和无计算器运算训练很适合用来练习。

如果分数和负指数总是拖慢你,附加数学线上一对一补习的老师可以带你把每一项先改写成幂,再积分,直到这一步不用再想。

常见问题

积分 x 的幂的规则是什么?

对于除 −1 以外的任何幂 n,xⁿ 的积分是 x^(n+1) 除以 (n + 1),再加 c。先把幂加一,再除以新的幂。n = −1 的情形会得到对数,请确认你的课程大纲是否涵盖。

怎样积分 1/x² 或 √x?

先改写。1/x² 变成 x^(−2),√x 变成 x^(1/2),再用一般规则。对 x^(−2),新的幂是 −1,所以除以 −1,答案是 −x^(−1),也就是 −1/x。

每一项都要写 + c 吗?

整个式子最后写一个 + c 就够了,不必每项各写一个。分开的常数最终会合并成一个常数。在有上下限的定积分中,常数会抵消,不需要写。

更新于:

下一步

如果幂法则对 x² 有效,遇到 1/x³ 或 √x 就乱了,一对一的老师可以陪你重建指数运算,直到在压力下也稳。

一小时付费试听课,按所安排老师确认的收费,RM80 起。

补习由家长或监护人安排。用 WhatsApp 把这页发给他们,他们就可以替你咨询。

家长:在这里咨询

  • 已通过我们的服务帮助 9,000+ 名学生
  • 9+ 年帮助 IGCSE 学生