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积分、面积、对称性

2025-08-24 07:30:48

积分的含义要从积分符号说起,积分号有加号的意思,∫abf(x)dx\int ^b_af(x)dx∫ab​f(x)dx可以理解为:区间[a,b]无限细分为无穷多个Δx\Delta xΔx,无穷多个f(x)值乘以无穷多个Δx\Delta xΔx的累积和。

根据上面的描述,面积可以理解为:∫ab∣f(x)∣dx,dx>0即a0即a0即a

接下来考虑一个问题:“积分值等于被积函数和积分元素x(or y)之间的面积”,这句话到底对不对呢?不全对。当被积函数的值在积分区间同号时,这句话是对的;当被积函数的值在积分区间不同号时,是错的。这是因为,积分表达式f(x)dx有符号!

积分的对称性。假设 f(x) 是偶函数,根据定义则:f(-x) = f(x), dx大于0,则∫−aaf(x)dx=2∫0af(x)dx=2∫−a0f(x)dx\int ^{a}_{-a} f(x) dx = 2\int ^{a}_{0} f(x) dx =\\2 \int ^{0}_{-a} f(x) dx∫−aa​f(x)dx=2∫0a​f(x)dx=2∫−a0​f(x)dx;若f(x)是奇函数,根据奇函数的定义:f(-x) = - f(x),则∫0af(x)dx=−∫0af(−x)dx=∫0−af(t)dt(将−x带换为t)=−∫−a0f(t)dt\int ^{a}_{0} f(x) dx =-\int ^{a}_{0} f(-x) dx = \int ^{-a}_{0} f(t) dt \color{red}(将-x带换为t)\color{black}= -\int ^{0}_{-a} f(t) dt∫0a​f(x)dx=−∫0a​f(−x)dx=∫0−a​f(t)dt(将−x带换为t)=−∫−a0​f(t)dt,即可得到结论∫−aaf(x)dx=0\int ^{a}_{-a} f(x) dx = 0∫−aa​f(x)dx=0

参照下图帮助理解:

明白了这几者的关系,在碰到积分与面积、对称性有关的问题时,就不会犯迷糊了。

罗翔曾经说过:“学习过于深入细节,这样的人,往往会失败,连通过考试都困难”。我觉得有一定的道理,学习没必要花费太多精力,牺牲自己绝大多数的精力和资源。创新讲究的是发散思维,学霸是能集中注意力、用最少的时间获得最大收益的人。读书或者做事情过于苛刻会导致思想僵化、性格古板、钻牛角尖,这样的人往往只会死读书,读死书。

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