例題 1:運用奇函數及偶函數
計算 ∫−22 (x³ cos x + x²) dx。
x³ cos x是奇函數(奇 × 偶),所以它在[−2, 2]上的積分為 0x²是偶函數,所以它的積分是2∫02 x² dx2 × [x³/3]02 = 2 × 8/3 = 16/3
答案: 16/3
定積分是和的極限,可用微積分基本定理計算:∫ab f(x) dx = F(b) − F(a)。代換 u = g(x) 時,須把上下限轉換為 g(a) 及 g(b)。在 [−a, a] 上,奇函數的積分為 0,偶函數的積分等於它在 [0, a] 上積分的兩倍。
∫ab f(x) dx = F(b) − F(a)∫ab f(x) dx = −∫ba f(x) dx∫ab = ∫ac + ∫cb∫−aa f(x) dx = 0∫−aa f(x) dx = 2∫0a f(x) dx∫ab u dv = [uv]ab − ∫ab v du計算 ∫−22 (x³ cos x + x²) dx。
x³ cos x 是奇函數(奇 × 偶),所以它在 [−2, 2] 上的積分為 0x² 是偶函數,所以它的積分是 2∫02 x² dx2 × [x³/3]02 = 2 × 8/3 = 16/3答案: 16/3
計算 ∫01 x / (x² + 1) dx。
u = x² + 1,du = 2x dxx = 0 → u = 1,x = 1 → u = 2∫12 ½ · (1/u) du = ½ [ln u]12= ½ ln 2答案: ½ ln 2
u = g(x) 後,上下限必須是 u 的值。若以 u 求積分卻保留 x 的上下限,即使原函數正確,答案也會出錯。−a 及 a 時,應先判斷每一項是奇函數還是偶函數。試題經常放入一項看似無法積分、其實是奇函數的項,它的貢獻為 0。溫習方法:點擊以下任何題目,即時在坐標網格載入並核對計算步驟。