微积分诊室 · 积分
两曲线间面积的错误设置
两曲线之间的面积是(上曲线 − 下曲线)在两曲线交点之间的一个积分。颠倒相减顺序、乱猜上下限,或把每条曲线单独积分,设置就会崩塌。
先求交点,判断哪条曲线在上,再把差一次性积分。
错误本身
面对夹在两条曲线之间的区域,学生常常选用三种错误设置之一。有人把每条曲线分别积分到 x 轴,再把两块面积相减,只有当两条曲线在整条带状区域内都位于 x 轴上方时,这样才成立。
有人相减顺序颠倒,写成(下 − 上),然后对算出的负面积困惑不已。还有人从不去解交点,反而从题目里借来根本不是交点的上下限。
每种失误都很诱人,因为它的各个零件,积分一条曲线、相减两个数,都很熟悉。真正考的是把它们合成一个干净的积分:区域在任一 处的高度是上曲线减下曲线,而这个单一的差,正是你要在两交点之间积分的东西。
错误的一行,再看正确写法
取由直线 与抛物线 围成的区域。二者相交于 ,即 ,所以 ,曲线在 和 处相交。
取 测试,直线得 ,抛物线得 ,所以在这个区间上直线是上曲线。
负面积不可能出现;那个负号就是相减方向弄反的信号。改成(上 − 下),在两交点之间积分一次。
在 ,括号内为 ;在 ,为 。用上限减下限:
可靠的纠正方法
- 1
求两曲线的交点
令两个 的表达式相等并求解。这些 x 值就是你的积分上下限,不要从题目别处借数字。
- 2
判断哪条曲线在上
在两交点之间任取一个 x 值,代入两条曲线。 较大的那条在整条带状区域内是上曲线。
- 3
写成一个(上 − 下)的积分
区域在每个 处的高度是上曲线减下曲线。把这个单一的差在上下限之间积分。
- 4
仔细求值
先代入上限,再代入下限,然后相减。设置正确会得到正数。
- 5
检查符号
若答案为负,说明你相减方向反了,把上下曲线对调,最后写上平方单位。
一句话记住它
上减下,在交点之间
一个积分:上曲线减下曲线,在两曲线相交的 x 值之间取。如果算出来是负的,说明你把顺序弄反了。
错误藏身之处的练习
求由曲线 与直线 所围区域的面积。
Show worked solution
先令表达式相等,找出曲线与直线的交点。
所以上下限是 和 。在两者之间取 测试:直线得 ,曲线得 ,所以直线 是上边界。
写反成 会得到 ,这个负的「面积」正是顺序颠倒的标志。按(上 − 下)设置:
在 :。在 :。
面积是 平方单位。交点提供了上下限,取点测试定下哪条曲线在上,一个差的积分完成其余工作。
一对一教学如何帮助你
我们的老师把这一步变成固定的开场流程:先解交点,标出哪条曲线更高,再写成一个(上 − 下)的积分。在一对一课堂上,我们盯着设置出错的那一行,借来的上下限,或颠倒的相减,在它变成习惯之前纠正过来。
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预约试课常见问题
我该把两块面积相减,还是积分它们的差?
积分它们的差。写一个(上曲线 − 下曲线)在两交点之间的积分。
分别算出各自面积再相减,只有当两条曲线在整条带状区域内都位于 x 轴上方时才与此一致。
括号里哪条曲线在前?
上面那条,在上下限之间 较大的那条。在两交点之间任取一个 x 值,代入两条曲线看哪条在上。
把下曲线放在前面会得到负答案。
上下限从哪里来?
来自两曲线相交的点。令它们的 表达式相等并解出 。
那些 x 值就是上下限;除非区域还被题目给出的竖直线截断,否则不要用题目里的其他数字。
我的答案是负的,哪里错了?
几乎可以肯定你算成了下减上。面积是一个大小,不能为负,所以把顺序改成(上 − 下)重新积分。
大小通常是对的,只是符号反了。
来源:SRC-DSKP-EN