Kalkulator całek
Ten kalkulator całek działa bez rejestracji: wpisz funkcję zmiennej x, a narzędzie zbuduje funkcję pierwotną wraz z użytymi regułami i sprawdzi ją przez różniczkowanie. Po podaniu dwóch granic obliczy też całkę oznaczoną, czyli pole pod wykresem – dokładnie albo, gdy funkcji pierwotnej nie znamy, numerycznie.
Źródło: Reguły całkowania: reguły sumy, czynnika stałego i potęgi, podstawienie liniowe, całkowanie przez części (standardowy materiał z analizy matematycznej). Stan na: .
Jak to obliczamy
Całka jest operacją odwrotną do różniczkowania: funkcja pierwotna F funkcji f to taka funkcja, której pochodną jest f. Całka oznaczona między granicami a i b mierzy pole między wykresem a osią x, przy czym pola pod osią liczone są ujemnie.
Jakie reguły stosuje narzędzie
- Potęga: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n+1) dla n ≠ −1; dla 1/x wynik to ln|x|.
- Suma i stała: sumy całkuje się wyraz po wyrazie, liczby przed wyrażeniem zostają.
- Liniowa funkcja wewnętrzna: przy sin(2x), e^(3x) czy (2x+1)³ dzieli się przez pochodną wewnętrzną.
- Całkowanie przez części: iloczyny wielomianu z e^(ax), sin(ax), cos(ax) lub ln(x) narzędzie rozwiązuje tabelarycznie, np. ∫x·eˣ dx = x·eˣ − eˣ.
- Podstawienie: jeśli obok h(u) występuje pochodna u′, podstawia się u, na przykład ∫x·e^(x^2) dx = e^(x^2)/2 albo ∫sin(x)·cos(x) dx = sin(x)^2/2.
- Ułamki: przy mianownikach do stopnia 2 narzędzie stosuje dzielenie wielomianów, ułamki proste lub arcus tangens: ∫1/(x^2+1) dx = arctan(x) oraz ∫1/(x^2−1) dx = ln|x − 1|/2 − ln|x + 1|/2.
- Inne przypadki: sin², cos² i tan² z tożsamości, eˣ·sin(x) i eˣ·cos(x) przez dwukrotne całkowanie przez części, wielomiany razy pierwiastki z ax + b.
Całka oznaczona i sprawdzenie
Z granicami narzędzie liczy F(b) − F(a). Jeśli reguły nie dają funkcji pierwotnej, całka jest przybliżana numerycznie adaptacyjną metodą Simpsona i oznaczona jako przybliżenie. Bieguny w przedziale, np. przy 1/x od −1 do 1, są wykrywane i zgłaszane. Sprawdzenie różniczkuje wynik ponownie; kierunek odwrotny obsługuje kalkulator pochodnych. Przebieg funkcji zobaczysz w wykresie funkcji.
Wykres, oszacowanie błędu i ograniczenia
Wykres pokazuje f(x) i zamalowuje pole między granicami a i b; części pod osią x liczą się ujemnie. Klawisze nad wykresem wstawiają x, ^, √, π i nazwy funkcji w miejscu kursora. Wartości numeryczne pochodzą z adaptacyjnej metody Simpsona i są sprawdzane kwadraturą Gaussa-Legendre’a; różnica jest podana w uwadze. Każda funkcja pierwotna jest przed wyświetleniem sprawdzana przez różniczkowanie. Nieobsługiwane są między innymi wyższe potęgi sin i cos, mianowniki stopnia 3 lub wyższego oraz pierwiastki z wyrażeń kwadratowych – kalkulator zgłasza wtedy, że nie znalazł funkcji pierwotnej, zamiast zgadywać.
Najczęściej zadawane pytania
Jak obliczyć całkę?
Najpierw zbuduj funkcję pierwotną, całkując każdą część odpowiednią regułą: potęgi dla xⁿ, dzielenia przez pochodną wewnętrzną przy funkcjach złożonych, całkowania przez części przy iloczynach. Dla całki oznaczonej podstaw potem granice: F(b) − F(a).
Co oznacza „+ C”?
Funkcja ma nieskończenie wiele funkcji pierwotnych, różniących się tylko stałą, bo pochodna stałej wynosi zero. To C występuje w całce nieoznaczonej i znika w całce oznaczonej.
Czym różni się całka oznaczona od nieoznaczonej?
Całka nieoznaczona to zbiór wszystkich funkcji pierwotnych, czyli funkcja plus C. Całka oznaczona ma granice i daje liczbę: pole ze znakiem między wykresem a osią x.
Dlaczego narzędzie czasem nie znajduje funkcji pierwotnej?
Nie każdą funkcję da się scałkować standardowymi regułami, a niektóre, jak e^(x²), w ogóle nie mają funkcji pierwotnej z funkcji elementarnych. Dla całki oznaczonej narzędzie liczy wtedy numerycznie.
Jak sprawdzić wynik?
Zróżniczkuj funkcję pierwotną: jeśli wyjdzie funkcja wyjściowa, całka jest poprawna. Narzędzie pokazuje to sprawdzenie, a przy całkach oznaczonych porównuje wewnętrznie wartość dokładną z obliczeniem numerycznym.
Źródła i podstawa prawna
- Reguły całkowania: reguły sumy, czynnika stałego i potęgi, podstawienie liniowe, całkowanie przez części (standardowy materiał z analizy matematycznej)
- NIST Digital Library of Mathematical Functions – Elementary Functions (Stammfunktionen elementarer Funktionen)
- Adaptacyjna reguła Simpsona (kwadratura numeryczna dla całek oznaczonych bez znanej funkcji pierwotnej)
- NIST DLMF §3.5 – Quadrature (węzły i wagi Gaussa–Legendre’a do obliczeń kontrolnych)
- Całkowanie przez podstawienie i rozkład na ułamki proste (standardowy materiał analizy)
Stan na: · Zasady redakcyjne
Podobne narzędzia
- Kalkulator pochodnychKalkulator pochodnych z krokami: wpisz funkcję, zobacz zastosowane reguły i otrzymaj pochodne do trzeciego rzędu oraz styczną w wybranym punkcie.
- Wykres funkcji onlineRysuj wykres do trzech funkcji online, przybliżaj i przesuwaj, obliczaj numerycznie miejsca zerowe, maksima i minima, zapisuj wykres jako PNG lub SVG. Za darmo.
- Kalkulator potęg krok po krokuKalkulator potęg: oblicz potęgi, pierwiastki n-tego stopnia i logarytmy o dowolnej podstawie – krok po kroku, także z wykładnikiem ujemnym i ułamkowym.
- Równanie kwadratowe – kalkulatorRozwiąż równanie kwadratowe ax² + bx + c = 0: delta, pierwiastki, dokładna postać, wierzchołek paraboli, postać iloczynowa i rozwiązania zespolone.
- Kalkulator onlineDarmowy kalkulator online: wpisz lub klikaj, a wynik pojawi się od razu – z kolejnością działań, nawiasami, procentami, pierwiastkiem i historią.
- Rozkład wykładniczy – kalkulatorRozkład wykładniczy kalkulator z parametrem λ: P(X ≤ x), P(X ≥ x) i przedziały, a także gęstość, wartość oczekiwana, wariancja i mediana z obliczeniami.
- Niemieckie oceny: przelicznik według wzoru bawarskiegoNiemieckie oceny przelicznik: zamień oceny zagraniczne na niemieckie lub odwrotnie wzorem bawarskim, z własnymi progami, średnią i tokiem obliczeń. Bezpłatnie.
- Kalkulator granicKalkulator granic dla x→a i x→±∞: lewo- i prawostronnie, z tabelą wartości oraz rozpoznawaniem rozbieżności i skoków. Za darmo, bez rejestracji.
- Generator bibliografii: APA, MLA, Chicago, Harvard, IEEEGenerator bibliografii w stylach APA 7, MLA 9, Chicago 18, Harvard i IEEE: wpis bibliograficzny oraz odwołanie w tekście lub przypis, kopiowane z kursywą.