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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 xx 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 y=x+2y=x+2 与抛物线 y=x2y=x^{2} 围成的区域。二者相交于 x+2=x2x+2=x^{2},即 x2x2=0x^{2}-x-2=0,所以 (x2)(x+1)=0(x-2)(x+1)=0,曲线在 x=1x=-1x=2x=2 处相交。

x=0x=0 测试,直线得 y=2y=2,抛物线得 y=0y=0,所以在这个区间上直线是上曲线。

错误,下曲线减上曲线给出负面积Must memorise
面积=12[x2(x+2)]dx=92\text{面积}=\int_{-1}^{2}\bigl[x^{2}-(x+2)\bigr]\,dx=-\frac{9}{2}

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。

正确设置:上曲线减下曲线Must memorise
面积=12[(x+2)x2]dx=[x22+2xx33]12\text{面积}=\int_{-1}^{2}\bigl[(x+2)-x^{2}\bigr]\,dx=\left[\frac{x^{2}}{2}+2x-\frac{x^{3}}{3}\right]_{-1}^{2}

x=2x=2,括号内为 2+483=1032+4-\tfrac{8}{3}=\tfrac{10}{3};在 x=1x=-1,为 122+13=76\tfrac{1}{2}-2+\tfrac{1}{3}=-\tfrac{7}{6}。用上限减下限:

正确的面积Must memorise
面积=103(76)=206+76=276=92 平方单位\text{面积}=\frac{10}{3}-\left(-\frac{7}{6}\right)=\frac{20}{6}+\frac{7}{6}=\frac{27}{6}=\frac{9}{2}\text{ 平方单位}

可靠的纠正方法

  1. 1

    求两曲线的交点

    令两个 yy 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. 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。yy 较大的那条在整条带状区域内是上曲线。

  3. 3

    写成一个(上 − 下)的积分

    区域在每个 xx 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. 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. 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

Q1[4 marks]

求由曲线 y=x2y=x^{2} 与直线 y=4y=4 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。

x2=4    x=±2x^{2}=4\;\Rightarrow\; x=\pm 2

所以上下限是 x=2x=-2x=2x=2。在两者之间取 x=0x=0 测试:直线得 y=4y=4,曲线得 y=0y=0,所以直线 y=4y=4 是上边界。

写反成 22(x24)dx\int_{-2}^{2}(x^{2}-4)\,dx 会得到 323-\tfrac{32}{3},这个负的「面积」正是顺序颠倒的标志。按(上 − 下)设置:

面积=22[4x2]dx=[4xx33]22\text{面积}=\int_{-2}^{2}\bigl[4-x^{2}\bigr]\,dx=\left[4x-\frac{x^{3}}{3}\right]_{-2}^{2}

x=2x=2883=1638-\tfrac{8}{3}=\tfrac{16}{3}。在 x=2x=-28+83=163-8+\tfrac{8}{3}=-\tfrac{16}{3}

面积=163(163)=323 平方单位\text{面积}=\frac{16}{3}-\left(-\frac{16}{3}\right)=\frac{32}{3}\text{ 平方单位}

面积是 323\frac{32}{3} 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。

因为考卷按步给分,清楚写出这个差和正确的上下限,即使算术出了小差错也能保住分数。spmaddmath.com.my 的老师经验丰富,课程在线进行,以英语授课。

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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 yy 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 yy 表达式相等并解出 xx

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

作者 spmaddmath.com.my 编辑团队.· 最后更新 5 September 2026

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