积分常数

积分常数

积分常数可以设为0,而且利用微积分基本定理计算定积分时,积分常数会互相抵消,积分常数看似没有必要。

不过试图将积分常数设为0的作法不一定合理,例如

2

sin

(

x

)

cos

(

x

)

{\displaystyle 2\sin(x)\cos(x)}

可以用以二种方式积分:

2

sin

(

x

)

cos

(

x

)

d

x

=

sin

2

(

x

)

+

C

=

cos

2

(

x

)

+

1

+

C

2

sin

(

x

)

cos

(

x

)

d

x

=

cos

2

(

x

)

+

C

=

sin

2

(

x

)

1

+

C

{\displaystyle {\begin{aligned}\int 2\sin(x)\cos(x)\,dx&=&\sin ^{2}(x)+C&=&-\cos ^{2}(x)+1+C\\\int 2\sin(x)\cos(x)\,dx&=&-\cos ^{2}(x)+C&=&\sin ^{2}(x)-1+C\end{aligned}}}

即使将C设为0,仍然有些积分表示式中会出现常数,也就是说有些函数不存在一种最简单的反导数。

使用积分常数的另一个原因,是有时会需要反导数在特定点为某特定值,就像是初值问题的情形一様。例如要求出

cos

(

x

)

{\displaystyle \cos(x)}

的反导数,且x = π时的值为100,此时C只有一个数值才能满足此条件(此例中C = 100)。

上述限制可以用微分方程的形式来描述:求解一个函数

f

(

x

)

{\displaystyle f(x)}

的反导数也就是求解微分方程

d

y

d

x

=

f

(

x

)

{\displaystyle {\frac {dy}{dx}}=f(x)}

。任何微分方程都有许多的解,每一个解都是一个良态初值问题的唯一解。上一段的问题中x = π时的值为100即为初始条件。每一个初值问题对应一个唯一的C值,若没有积分常数C,许多初值问题就无法求解。

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