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v1 · padrão canônico

Lição 90 — Consolidação Trim 9 (cálculo integral)

Workshop integrador: antiderivada, integral definida, TFC, substituição, partes, frações parciais, integrais trig, área e volume.

Used in: 3.º ano do EM (17–18 anos) · Equiv. Math III japonês (cap. 5–6) · Equiv. Leistungskurs alemão Integralrechnung II

abf(x)dx=F(b)F(a),udv=uvvdu,A=ab[f(x)g(x)]dx\int_a^b f(x)\,dx = F(b) - F(a), \quad \int u\,dv = uv - \int v\,du, \quad A = \int_a^b [f(x)-g(x)]\,dx
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Rigorous notation, full derivation, hypotheses

学期的严格综合总结

积分计算的概念地图

决策树——"用哪种技术?"

∫ f dx — 从这里开始表格直接? → 应用f(g(x))·g′(x)? → 替换 u乘积 p(x)·? → 分部有理数 P/Q? → 部分分式√(a²±x²) 或 sin/cos 的幂? → 三角替换上面都不是 → 代数操作或 CAS

积分 fdx\int f\,dx 的决策流程。从上到下跟踪;应用第一个适用的技术。

基本反导数的快速表格

规范应用

求解的例子

Exercise list

40 exercises · 10 with worked solution (25%)

Application 25Understanding 4Modeling 3Challenge 4Proof 4
  1. Ex. 90.1Application

    计算 (6x25)dx\int (6x^2 - 5)\,dx

  2. Ex. 90.2Application

    计算 01(3x22x)dx\displaystyle\int_0^1 (3x^2 - 2x)\,dx

  3. Ex. 90.3ApplicationAnswer key

    计算 0π/2cosxdx\displaystyle\int_0^{\pi/2} \cos x\,dx

  4. Ex. 90.4Application

    计算 1e1xdx\displaystyle\int_1^e \frac{1}{x}\,dx

  5. Ex. 90.5ApplicationAnswer key

    G(x)=1x(t23t)dtG(x) = \displaystyle\int_1^x (t^2 - 3t)\,dt。确定 G(x)G'(x)

  6. Ex. 90.6Understanding

    f(x)=3x2f(x) = 3x^2 的一般反导数是什么?

  7. Ex. 90.7Application

    计算 0111+x2dx\displaystyle\int_0^1 \frac{1}{1 + x^2}\,dx

  8. Ex. 90.8ProofAnswer key

    假设FTC1作为出发点,证明FTC2。

  9. Ex. 90.9Application

    计算 (x3+1)4x2dx\int (x^3 + 1)^4 \cdot x^2\,dx

  10. Ex. 90.10ApplicationAnswer key

    计算 cosxsinxdx\int \frac{\cos x}{\sin x}\,dx

  11. Ex. 90.11Application

    计算 01xex2dx\displaystyle\int_0^1 x e^{x^2}\,dx

  12. Ex. 90.12Application

    计算 sin(ex)exdx\int \sin(e^x)\,e^x\,dx

  13. Ex. 90.13Application

    计算 1x+3dx\int \frac{1}{\sqrt{x + 3}}\,dx

  14. Ex. 90.14Understanding

    对于 2x(x2+1)3dx\int 2x(x^2 + 1)^3\,dx,哪个替换是适当的?

  15. Ex. 90.15Application

    计算 sin3xdx\int \sin^3 x\,dx

  16. Ex. 90.16Application

    使用三角替换 x=sinθx = \sin\theta 计算 1x2dx\int \sqrt{1 - x^2}\,dx

  17. Ex. 90.17Application

    计算 xexdx\int x e^x\,dx

  18. Ex. 90.18ApplicationAnswer key

    计算 lnxdx\int \ln x\,dx

  19. Ex. 90.19Application

    计算 arctanxdx\int \arctan x\,dx

  20. Ex. 90.20Application

    计算 1elnxdx\displaystyle\int_1^e \ln x\,dx

  21. Ex. 90.21Application

    计算 1x2x2dx\displaystyle\int \frac{1}{x^2 - x - 2}\,dx。(先分解分母。)

  22. Ex. 90.22Application

    计算 xx24dx\displaystyle\int \frac{x}{x^2 - 4}\,dx

  23. Ex. 90.23Application

    计算 x2cosxdx\int x^2 \cos x\,dx

  24. Ex. 90.24Challenge

    使用"回到自身"的积分技巧计算 exsinxdx\int e^x \sin x\,dx

  25. Ex. 90.25Proof

    从乘积法则证明分部积分公式 udv=uvvdu\int u\,dv = uv - \int v\,du

  26. Ex. 90.26Application

    计算由 y=x+2y = x + 2y=x2y = x^2 围成的区域的面积。

  27. Ex. 90.27Application

    计算 y=sinxy = \sin xy=cosxy = \cos x[0,π][0, \pi] 上之间的面积。

  28. Ex. 90.28Application

    计算由 y=exy = e^{-x}x[0,2]x \in [0, 2]xx 轴旋转生成的立体体积。

  29. Ex. 90.29Application

    计算由 y=xy = xy=x2y = x^2x[0,1]x \in [0,1])绕 xx 轴旋转的立体体积。

  30. Ex. 90.30Application

    通过圆柱壳法计算由 y=1x2y = 1 - x^2x[0,1]x \in [0, 1]yy 轴旋转生成的立体体积。

  31. Ex. 90.31ModelingAnswer key

    计算由 y=lnxy = \ln xx[1,e]x \in [1, e]yy 轴旋转生成的体积(圆柱壳)。结合分部法和替换。

  32. Ex. 90.32Understanding

    何时用圆柱壳而不是圆盘来计算体积更可取?

  33. Ex. 90.33Modeling

    计算 y=xy = xy=x3y = x^3[1,1][-1, 1] 上之间的面积。

  34. Ex. 90.34ModelingAnswer key

    活塞上的力是 F(x)=xexF(x) = xe^{-x} N,对 x[0,5]x \in [0, 5] m。计算做功。

  35. Ex. 90.35Challenge

    Gabriel喇叭:y=1/xy = 1/x[1,)[1, \infty)xx 轴旋转。证明体积是 π\pi 并讨论表面积为何无限。

  36. Ex. 90.36ProofAnswer key

    使用替换证明对 nNn \in \mathbb{N}01(1x)ndx=1n+1\displaystyle\int_0^1 (1-x)^n\,dx = \dfrac{1}{n+1}

  37. Ex. 90.37Proof

    对所有 nNn \in \mathbb{N},证明 0πsin2(nx)dx=π2\displaystyle\int_0^{\pi} \sin^2(nx)\,dx = \dfrac{\pi}{2}

  38. Ex. 90.38ChallengeAnswer key

    用极坐标的思路演示(概要)0ex2dx=π2\displaystyle\int_0^\infty e^{-x^2}\,dx = \dfrac{\sqrt{\pi}}{2}

  39. Ex. 90.39Understanding

    积分 11xdx\displaystyle\int_1^\infty \frac{1}{x}\,dx:收敛还是发散?

  40. Ex. 90.40ChallengeAnswer key

    计算 01xarctanxdx\displaystyle\int_0^1 x \arctan x\,dx

来源

  • Active Calculus — Matt Boelkins · 2024 · 版本2.0 · EN · CC-BY-NC-SA · §4.1–4.4, §5.1–6.2。主要来源。
  • Calculus Volume 2 — OpenStax (Herman et al.) · 2016 · EN · CC-BY-NC-SA · 第1–3章。
  • APEX Calculus — Hartman, Heinold, Siemers, Chalishajar · 2024 · v5 · EN · CC-BY-NC · 第5–8章。

Updated on 2026-05-06 · Author(s): Clube da Matemática

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