积分计算器
选择一个内置函数,设置下限和上限,即可得到定积分的数值估算。计算器使用复合辛普森法,因此最适合函数在整个有限区间内都有定义且曲线较平滑的情况。
如何估算定积分
-
1
选择函数
从函数按钮中选择 `e^x`、`sin(x)`、`cos(x)`、`x²`、`x³`、`√x`、`1/x` 或 `ln(x)`。
-
2
设置区间
输入下限 `a` 和上限 `b`。对于 `√x` 和 `ln(x)`,区间应保持为正;对于 `1/x`,区间不能跨过 0。
-
3
选择精度
设置偶数个子区间。辛普森法按成对子区间计算,因此工具会自动把奇数值提升到下一个偶数。
-
4
读取估算值
结果是从 `a` 到 `b` 的带符号面积,并提供可复制的摘要,便于作业、核对或快速分析。
这个计算器能做什么
这是一个用于定积分的数值计算器。它会在有限区间上估算所选函数的
∫_a^b f(x) dx
它不求解不定积分,不生成符号原函数,也不证明反常积分的收敛性。
支持的函数
| 函数 | 应使用的定义域 | 实用测试区间 |
|---|---|---|
e^x |
任意实数 x |
[0, 1] |
sin(x) |
任意实数 x |
[0, π] |
cos(x) |
任意实数 x |
[0, π/2] |
x² |
任意实数 x |
[0, 3] |
x³ |
任意实数 x |
[-1, 1] |
√x |
x >= 0 |
[0, 4] |
1/x |
区间不能包含 0 |
[1, 2] |
ln(x) |
x > 0 |
[1, e] |
本工具中的辛普森法
复合辛普森法会把 [a, b] 分成偶数个等宽子区间,数量记为 n。当 h = (b-a)/n 且 x_i = a + i h 时,估算式为:
∫_a^b f(x) dx ≈ h/3 [f(x_0) + 4f(x_1) + 2f(x_2) + ... + 4f(x_{n-1}) + f(x_n)]
计算器允许选择 2 到 100000 个子区间。如果输入奇数,它会使用下一个偶数,使辛普森权重正确排列。
如何理解结果
- 带符号面积很重要。 x 轴下方的面积会从 x 轴上方的面积中扣除。
- 调换上下限会改变符号。 交换
a和b后,估算值会乘以-1。 - 增加子区间通常有助于平滑曲线。 它不能修复不连续点、垂直渐近线或定义域错误。
- 定义域限制仍然有效。
√x需要非负输入,ln(x)需要正输入,1/x不能在 0 处计算。
什么时候这还不够
如果需要精确原函数、不定积分、反常积分证明或严格误差界,请使用符号代数系统或完整的微积分解法。这个计算器适合在支持的函数范围内快速获得数值估算。
常见问题
不是。这是复合辛普森法得到的数值估算。对于平滑函数,增加子区间数量通常会提高估算效果。
此版本使用工具中显示的函数按钮:e^x、sin(x)、cos(x)、x²、x³、√x、1/x 和 ln(x)。
辛普森法会在成对的子区间上拟合抛物线弧。如果输入奇数,计算器会向上取到下一个偶数。
区间可能超出了函数定义域,例如 √x 小于 0、ln(x) 等于或小于 0,或者 1/x 跨过 0。请调整边界后再试。
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