九十學年暑期‧微積分學分班

第 36 講

至此,我們已經知道所有基本類型函數的導函數公式。 配合各種微分的規律,我們現在明白,微分是一種「機械性」的動作: 只要你寫出來函數的方程式,然後按照一定的規則和步驟,就必然寫得出導函數方程式。 然後代入數值,就求得導數。這也就不難明白, 為什麼像 Maple 這樣的電腦軟體,竟然可以做導函數: 因為它是有規則、有公式的。

根據微積分基本定理,積分只不過就是求反導函數。 這就好像除法只不過是乘法的反過來應用一樣。 但是,除法的計算過程只需要按照既定的規則,做有限多次 (最多九次吧) 的試驗,就能完成。而積分卻沒有這麼幸運了。 這是因為,除卻最明顯的反導函數公式之外, 許多函數其實沒有一個明顯的規則, 可以透過「機械性」的動作而得到它的反導函數。 但是,因為像 Maple 這類軟體的存在,也就證實了: 反導函數還是可以透過既定的程序找到。 只是,這套程序的可能性與變因太多,需要背誦和嘗試的規則和公式也太多, 對「人」來說,這些都是障礙,以致於許多學生無法以紙筆做反導函數計算。 但是,對電腦來說,她可以很勤奮地、不厭倦地、不犯粗心錯誤地, 一一嘗試所有被程式化的的積分規則與公式, 直到找到答案或是用盡了所有方法為止。 這就是為什麼電腦可以做積分,而且經常似乎做得比人還好。 不過,遇到複雜的題目,電腦軟體還是會「出搥」的。 這是因為,求反導函數真的是比較難的問題,更何況,有許多基本函數, 根本就找不到屬於基本函數的反導函數。 這些點點滴滴,我們將在以後幾節學到。

在我們談技巧之前,還是先把確定的規律整理一遍吧。

然後,我們介紹最基本的技巧: 順便提醒讀者

特別聲明

我們這份教材,並不特別強調計算的技巧, 因為我認為這種事已經可以交給電腦了。 所以人類應該學習更深入地瞭解理論,並且更廣泛地瞭解應用的方法。 但是,基本運算操作,其實有助於真正理解這個學科,所以計算的訓練不可全廢。 我選擇給各位的積分計算題,都保證是基本題型。 這些問題應該要能夠手算,而不需要仰仗電腦。 您可以使用 Maple 驗算,但是請您務必學著手算。

不要讓自己的大腦生鏽了

更何況,以後你們遇到的可能不知道 CAS (Computer Algebra System) 這類軟體的存在; 就算知道,他們恐怕還沒有這種新的工具融入傳統課程。 所以,其他老師可能不會准許你用電腦來回答問題, 他們也有可能在考卷裡給你很困難的傳統積分計算題。 我個人並不贊同這樣做,但是也沒辦法。

課外讀物
後記

這一節本來應該要講一些從圖形來認識積分的看法。 例如在花瓶中注水的問題,或看原函數認積函數的問題。 這些練習有助於在概念上認識積分。 但是,受限於這門課的時間,我決定將這份教材擱置了。

自我評量
評量 5.36

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Created: Aug 17, 2001
Last Revised: Aug 19, 2001
© Copyright 2001 Wei-Chang Shann 單維彰
中央大學數學系
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