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用求导检验原函数

你的书桌上很少有评分标准,所以需要一个办法,自己判断答案对不对。

本页内容
  1. 为什么这样检验有效?
  2. 检验的步骤
  3. 例题详解
  4. 要留意的错误
  5. 自我检测
  6. 下一步

要检验原函数,就对它求导。如果结果等于你当初积分的原式,你的答案就是对的。

这适用于积分方法的每一节课,而且不到一分钟就能完成。这是你为考试能养成的最可靠的习惯。

为什么这样检验有效?

积分和求导互为逆运算。如果 F(x) 是 f(x) 的原函数,那么按定义 F′(x) = f(x)。

常数 c 在这里不重要,因为任何常数的导数都是零。所以这个检验能确认除 c 以外的一切,而 c 另外用给定的点来核对。

检验的步骤

  1. 写出候选的原函数 F(x)。
  2. 求导:逐项求导,或用链式法则。
  3. 与原式比较。
  4. 如果不同,看看怎么不同:差一个常数倍表示漏了除法,符号错了表示幂出了问题。
  5. 如果曲线经过某个点,也要把点代入最终方程。

例题详解

一位学生声称 ∫(2x + 1)³ dx = (2x + 1)⁴/4 + c。请检验这个说法,必要时改正。

第一步,对候选答案求导: (2x + 1)⁴/4 的导数 = 4(2x + 1)³ × 2 / 4 = 2(2x + 1)³。

第二步,比较: 结果是 2(2x + 1)³,是原式 (2x + 1)³ 的两倍。

第三步,找出原因: 链式法则多出一个因子 2,所以学生忘了除以内部系数。

第四步,改正: 应该用 (2x + 1)⁴/8 + c。

第五步,再检验: 4(2x + 1)³ × 2 / 8 = (2x + 1)³。吻合。

(2x + 1)⁴/8 + c

误差的大小会告诉你哪里出错。大了两倍,就表示漏了除以 2。

要留意的错误

常见的失误是用再积分一次来检验,或者凭“看起来对”就相信答案。

错误的做法: “我积分时很仔细,所以一定是对的。”

仔细并不等于检验。如果第二次用同样的方式做,同一个误解会重复出现。

改正的方法是使用不同的运算。求导和积分是两种不同的计算,所以其中一个的错误不太可能同时藏在另一个里。让求导成为你步骤的最后一行。

自我检测

先在纸上试做,再打开答案核对。

1. ∫(x² + 2x) dx = x³/3 + x² + c 对吗?

查看答案

求导得 x² + 2x,与原式吻合,所以它是对的。

2. 一位学生写 ∫6x(x² + 1)² dx = (x² + 1)³/3 + c。请检验并改正。

查看答案

求导:3(x² + 1)² × 2x / 3 = 2x(x² + 1)²。原式是 6x(x² + 1)²,所以答案小了三倍。正确的积分是 (x² + 1)³ + c,它的导数是 3(x² + 1)² × 2x = 6x(x² + 1)²。

3. 一位学生写 ∫cos(2x) dx = 2 sin(2x) + c。请检验并改正。

查看答案

求导:2 cos(2x) × 2 = 4 cos(2x),是原式的四倍。这个系数应该是除,而不是乘。正确答案是 ½ sin(2x) + c。

下一步

有了检验的习惯,就用积分方法练习题组测试自己。微积分形状与变化率探索器可以让你比较函数和它的导数,无计算器运算训练则支持算术部分。

如果你想让人读一读你的步骤,指出是哪个习惯在丢分,我们的老师会在附加数学线上一对一补习中这样做。

常见问题

怎样检验积分的答案?

对你的答案求导。如果得回原来的式子,积分就是对的。常数 c 在求导时消失,所以不影响检验。如果结果与原式只差一个常数倍,通常表示漏掉了一次除法。

求导能检验 c 的值吗?

不能。它只能确认原函数的形式,因为 c 在过程中消失了。要检验 c,请把给定的点代入最终方程,看是否成立。

定积分可以用求导检验吗?

在代入上下限之前,先对找到的原函数求导来确认。然后单独再核对代入的过程,或在一个容易的点把区间拆开比较。画一张草图也有助于判断答案的符号是否合理。

更新于:

下一步

如果做完积分题仍不确定答案对不对,一对一的老师可以帮你把检验变成步骤中自然的最后一行。

一小时付费试听课,按所安排老师确认的收费,RM80 起。 其他费用、时间安排及后续课程,在试听课后由家长与老师直接确认。

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。

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