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
- 写出候选的原函数 F(x)。
- 求导:逐项求导,或用链式法则。
- 与原式比较。
- 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。
- 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。