定积分计算器

使用复合辛普森法则数值计算常见函数与自定义表达式的定积分,并绘制函数曲线、积分区域和上下限位置。

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使用说明

默认计算 ∫sin(x)dx 在 [0, π] 上的定积分,修改函数、区间或步数后会自动重新计算并重绘图像。

  1. 在“函数 f(x)”下拉框选择预置函数,包括 sin、cos、tan、ln、log₁₀、e^x、√x、|x|、xⁿ、x、x²、x³,或选择“自定义表达式”。
  2. 设置系数 A 和偏移 B,实际被积函数为 y = A·f(x) + B;选择幂函数时还可设置幂指数 n。
  3. 填写积分下限、积分上限和积分步数。步数会被限制在 100~10000 并自动取偶数;上下限必须是有限数字且下限小于上限。
  4. 选择自定义表达式时,在输入框填写含变量 x 的表达式,例如 2*sin(x)+1 或 x^2-3*x+2。支持隐式乘法、括号、^ 幂和常用数学函数。
  5. 结果区显示保留 6 位小数的积分值、表达式和区间,下方画布展示曲线、蓝色积分区域以及红色/绿色上下限虚线。
  6. 可使用快捷按钮(sin 0→π、x² 0→1、e^x 0→1、ln 1→e)快速切换;“加载示例数据”填入 2sin(x)+1,“重置”恢复默认;“复制结果”和“下载 PNG”分别复制文本和保存图像。

功能介绍

  • 复合辛普森法则:按 (h/3)×[f₀ + 4f₁ + 2f₂ + … + fₙ] 数值积分,步数越大结果越精细,步数最终会被限制为 100~10000 之间的偶数。
  • 丰富的函数类型:支持 12 种预置函数和自定义表达式,预置函数可叠加系数 A 与偏移 B,幂函数还可指定指数 n。
  • 安全表达式解析:自定义表达式由内置解析器编译,不使用 eval 或 new Function;支持 + - * / % ^、括号、隐式乘法(如 2x、2sin(x))、sin cos tan asin acos atan sinh cosh tanh ln log log10 log2 sqrt cbrt abs exp pow min max hypot floor ceil round trunc sign 以及常量 pi、π、e。
  • 定义域处理:ln、log₁₀、√x 等函数在定义域外返回无效点,少量无效点按 0 处理;无效点超过区间的 10% 时返回错误,而不是给出误导性结果。
  • 可视化:Canvas 绘制函数曲线、积分区域填充、上下限虚线和坐标轴,y 轴范围会剔除 tan 渐近线等极端值,避免图像被拉扁。
  • 结果导出:积分结果可复制到剪贴板,绘图可下载为 PNG 文件,所有计算均在浏览器本地完成。

使用场景

数学作业与积分验算
对 sin、x²、e^x、ln 等常见函数快速求定积分,并与解析解对照,检查手算结果。
工程曲线下的面积估算
把实测或拟合得到的函数写成自定义表达式,在给定区间内估算面积,例如功耗曲线或流量曲线。
概率与统计中的数值积分
对没有简单原函数的自定义密度函数进行数值积分,估算区间概率或归一化常数。
教学演示积分与面积
通过曲线、积分区域填充和上下限虚线,直观展示定积分与曲线下面积之间的关系。

常见问题

支持哪些函数和表达式语法?
预置函数包括 sin、cos、tan、ln、log₁₀、e^x、√x、|x|、xⁿ、x、x²、x³。自定义表达式支持加减乘除、取模、幂、括号和隐式乘法,函数包括 sin、cos、tan、asin、acos、atan、sinh、cosh、tanh、ln、log(底 10)、log10、log2、sqrt、cbrt、abs、exp、pow、min、max、hypot、floor、ceil、round、trunc、sign,常量支持 pi、π、e。
积分用的是什么算法?结果精确吗?
使用复合辛普森法则进行数值积分,不是符号解析求原函数。步数越多通常越接近真实值,但结果仍是数值近似;工具会把步数限制在 100~10000 并取偶数,结果保留 6 位小数。
为什么提示积分区间内存在大量无效点?
当函数在区间内大面积无定义时,例如 ln(x) 的区间包含负数、√x 的区间包含负数,或 tan(x) 跨过多个渐近线,工具会统计无效采样点。超过总步数 10% 时直接报错;少量边界无效点则按 0 处理。
上下限可以反向填写吗?
不可以。工具要求下限小于上限,相等或反向会提示“下限必须小于上限”。如果需要计算反向区间,请交换上下限后自行取负,或调整被积函数。
自定义表达式安全吗?会上传数据吗?
表达式由内置词法/语法解析器编译执行,不使用 eval 或 new Function,并且所有采样、积分和绘图都在浏览器本地完成,不会把表达式或数据发送到服务器。
为什么图像上的曲线在某些位置断开了?
绘图时遇到函数无定义、非有限值或远超当前 y 轴范围的采样点(例如 tan 的渐近线)会断开曲线,避免把渐近线误画成竖线。积分计算仍按自身的无效点规则处理。