Skip to content · ⁨الانتقال إلى المحتوى⁩

Integration and Accumulation of Change · ⁨التكامل وتراكم التغيير⁩

AP Calculus BC · ⁨AP التفاضل والتكامل BC⁩ · Topic 6 · ⁨الموضوع 6⁩

Video lesson for this topic · ⁨درس فيديو لهذا الموضوع⁩ Open the video page · ⁨افتح صفحة الفيديو⁩
10:02

استكشاف تراكبات التغير

يتدفق الماء إلى خزان. يُظهر العداد لترات في الدقيقة. هذا معدل تغير. الآن، كم كمية الماء وصلت في أول عشر دقائق؟ ارسم المعدل…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨سرد باللغة الإنجليزية · ترجمة مدمجة بالإنجليزية + الصينية⁩

6.1

Exploring Accumulations of Change · ⁨استكشاف تراكم التغيير⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Enduring Understanding (CHA-4): Definite integrals allow us to solve problems involving the accumulation of change over an interval.

Learning Objective CHA-4.A: Interpret the meaning of areas associated with the graph of a rate of change in context.

  • CHA-4.A.1 The area of the region between the graph of a rate of change function and the $x$ axis gives the accumulation of change.
  • CHA-4.A.2 In some cases, accumulation of change can be evaluated by using geometry.
  • CHA-4.A.3 If a rate of change is positive (negative) over an interval, then the accumulated change is positive (negative).
  • CHA-4.A.4 The unit for the area of a region defined by rate of change is the unit for the rate of change multiplied by the unit for the independent variable.
العربية

الفهم الدائم (CHA-4): التكاملات المحددة تتيح لنا حل المسائل المتعلقة بتراكم التغير على فترة.

هدف التعلم CHA-4.A: تفسير معنى المساحات المرتبطة بمنحنى معدل التغير في السياق.

  • CHA-4.A.1 مساحة المنطقة بين منحنى دالة معدل التغير ومحور $x$ تعطي تراكم التغير.
  • CHA-4.A.2 في بعض الحالات، يمكن حساب تراكم التغير باستخدام الهندسة.
  • CHA-4.A.3 إذا كان معدل التغير موجباً (سالباً) على فترة، فإن التغير المجمع يكون موجباً (سالباً).
  • CHA-4.A.4 وحدة قياس مساحة منطقة محددة بمعدل تغير هي وحدة معدل التغير مضروبة في وحدة المتغير المستقل.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English

Where a derivative measures a rate, an integral 积分 measures an accumulation 累积 – a total built up from a rate. If a rate of change acts over an interval, the area between its graph and the axis gives the net accumulated change. This "area = total change" idea is the foundation of integral calculus.

العربية
خزان ماء: التكامل يُراكم التغيير – الحجم الكلي من معدل التدفق
خزان ماء: التكامل يُراكم التغيير – الحجم الكلي من معدل التدفق

حيماقياس المشتقة معدلاً، يقيس التكامل تراكماً – إجمالاً مبنى من معدل. إذا عمل معدل تغير على فترة، فإن المساحة بين منحناه والمحور تعطي صافي التغير المتراكم. فكرة "المساحة = التغير الكلي" هي أساس حساب التفاضل والتكامل.

6.2

Approximating Areas with Riemann Sums · ⁨تقريب المساحات بجمع ريمان⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Enduring Understanding (LIM-5): Definite integrals can be approximated using geometric and numerical methods.

Learning Objective LIM-5.A: Approximate a definite integral using geometric and numerical methods.

  • LIM-5.A.1 Definite integrals can be approximated for functions that are represented graphically, numerically, analytically, and verbally.
  • LIM-5.A.2 Definite integrals can be approximated using a left Riemann sum, a right Riemann sum, a midpoint Riemann sum, or a trapezoidal sum; approximations can be computed using either uniform or nonuniform partitions.
  • LIM-5.A.3 Definite integrals can be approximated using numerical methods, with or without technology.
  • LIM-5.A.4 Depending on the behavior of a function, it may be possible to determine whether an approximation for a definite integral is an underestimate or overestimate for the value of the definite integral.
العربية

الفهم الدائم (LIM-5): يمكن تقريب التكاملات المحددة باستخدام طرق هندسية ورقمية.

هدف التعلم LIM-5.A: تقريب تكامل محدد باستخدام طرق هندسية ورقمية.

  • LIM-5.A.1 يمكن تقريب التكاملات المحددة للدوال التي يتم تمثيلها بيانياً، رقمياً، تحليلياً، ولفظياً.
  • LIM-5.A.2 يمكن تقريب التكاملات المحددة باستخدام مجموع ريمان الأيسر، أو مجموع ريمان الأيمن، أو مجموع ريمان النقطة الوسطى، أو مجموع شبه المنحرف؛ ويمكن حساب التقديرات باستخدام تقسيمات منتظمة أو غير منتظمة.
  • LIM-5.A.3 يمكن تقريب التكاملات المحددة باستخدام طرق رقمية، مع أو بدون استخدام التكنولوجيا.
  • LIM-5.A.4 اعتماداً على سلوك الدالة، قد يكون من الممكن تحديد ما إذا كان تقدير للتكامل المحدد هو低估 (تقدير منخفض جداً) أو overestimate (تقدير مرتفع جداً) للقيمة الفعلية للتكامل المحدد.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English
The integral as area (Riemann sums)
Trapezoidal sums approximate area

A Riemann sum 黎曼和 estimates the area under a curve by adding the areas of thin rectangles. Split $[a,b]$ into subintervals and use the function's height at the left endpoint, right endpoint, or midpoint of each. A trapezoidal sum 梯形法 uses trapezoids instead, averaging the two endpoint heights – usually more accurate. With more, thinner rectangles the estimate improves.

Exam skill: be able to compute left, right, midpoint, and trapezoidal estimates from a table or graph, and state whether each over- or under-estimates based on whether the function is increasing/decreasing or concave up/down.

العربية
التكامل كمساحة (جمع ريمان)
مجموع الشذوذات يقارب المساحة

مجموع ريمان يقدر المساحة تحت المنحنى بجمع مساحات مستطيلات رفيعة. قسّم $[a,b]$ إلى فترات جزئية واستخدم ارتفاع الدالة عند نقطة النهاية اليمنى أو الوسطى لكل منها. مجموع شبه المنحرف يستخدم شبه منحرف بدلاً من ذلك، بمتوسط ارتفاعي نقطتي النهاية – عادة أكثر دقة. مع المزيد من المستطيلات الأرق يتحسن التقدير.

مجموع ريمان يقترب من المساحة تحت المنحنى بالمستطيلات
مجموع ريمان يقترب من المساحة تحت المنحنى بالمستطيلات
شرائح بعرض h تقترب من المساحة تحت المنحنى
شرائح بعرض h تقترب من المساحة تحت المنحنى

مهارة امتحان: أن تكون قادراً على حساب تقديرات اليمين واليسار والوسط وشبه المنحرف من جدول أو رسم بياني، وإخبار ما إذا كان كل تقدير زائداً أو ناقصاً بناءً على ما إذا كانت الدالة متزايدة/متناقصة أو محدبة للأعلى/للأسفل.

Explore · ⁨استكشف⁩

Approximate area with rectangles · ⁨تقريب المساحة بالمستطيلات⁩

y = ax³ + bx² + cx + d

A Riemann sum approximates the area under a curve with rectangles. Add more, thinner rectangles and the estimate converges to the exact definite integral. · ⁨مجموع ريمان يقارب المساحة تحت المنحنى باستخدام المستطيلات. أضف المزيد من المستطيلات الرقيقة وتتقارب التقديرات نحو التكامل المحدد الدقيق.⁩

Vocabulary · ⁨مفردات⁩ Train · ⁨تدريب⁩
English العربية
Riemann sum/ˈriːmən sʌm/ مجموع ريمان
trapezoidal sum/ˈtræpɪzɔɪdl sʌm/ مجموع شبه المنحرف
definite integral/ˈdefɪnət ˈɪntɪɡrəl/ تكامل محدد
6.3

Riemann Sums, Summation Notation, and Definite Integral Notation · ⁨مجاميع ريمان، رموز المجموع، وتعبير التكامل المحدد⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Enduring Understanding (LIM-5): Definite integrals can be approximated using geometric and numerical methods.

Learning Objective LIM-5.B: Interpret the limiting case of the Riemann sum as a definite integral.

  • LIM-5.B.1 The limit of an approximating Riemann sum can be interpreted as a definite integral.
  • LIM-5.B.2 A Riemann sum, which requires a partition of an interval $I$, is the sum of products, each of which is the value of the function at a point in a subinterval multiplied by the length of that subinterval of the partition.

Learning Objective LIM-5.C: Represent the limiting case of the Riemann sum as a definite integral.

  • LIM-5.C.1 The definite integral of a continuous function $f$ over the interval $[a, b]$, denoted by $\int_{a}^{b} f(x)\,dx$, is the limit of Riemann sums as the widths of the subintervals approach 0. That is, $\int_{a}^{b} f(x)\,dx = \lim_{\max \Delta x_i \to 0} \sum_{i=1}^{n} f(x_i^*)\Delta x_i$, where $n$ is the number of subintervals, $\Delta x_i$ is the width of the $i$th subinterval, and $x_i^*$ is a value in the $i$th subinterval.
  • LIM-5.C.2 A definite integral can be translated into the limit of a related Riemann sum, and the limit of a Riemann sum can be written as a definite integral.
العربية

الفهم الدائم (LIM-5): يمكن تقريب التكاملات المحددة باستخدام طرق هندسية ورقمية.

هدف التعلم LIM-5.B: تفسير الحالة الحدية لمجموع ريمان كتكامل محدد.

  • LIM-5.B.1 يمكن تفسير نهاية مجموع ريمان التقريبي كتكامل محدد.
  • LIM-5.B.2 مجموع ريمان، الذي يتطلب تقسيم فترة $I$، هو مجموع حاصل ضرب كل منها قيمة الدالة عند نقطة في فترة جزئية مضروبة في طول تلك الفترة الجزئية من التقسيم.

هدف التعلم LIM-5.C: تمثيل الحالة الحدية لمجموع ريمان كتكامل محدد.

  • LIM-5.C.1 التكامل المحدود لدالة مستمرة $f$ على الفترة $[a, b]$، والذي يُرمز له بـ $\int_{a}^{b} f(x)\,dx$، هو نهاية مجموع ريمان عندما تقترب أعرض الفروع الجزئية من 0. أي، $\int_{a}^{b} f(x)\,dx = \lim_{\max \Delta x_i \to 0} \sum_{i=1}^{n} f(x_i^*)\Delta x_i$، حيث $n$ هو عدد الفروع الجزئية، و$\Delta x_i$ هو عرض الفرع الجزئي رقم $i$، و$x_i^*$ هو قيمة داخل الفرع الجزئي رقم $i$.
  • LIM-5.C.2 يمكن ترجمة التكامل المحدد إلى نهاية مجموع رومان مرتبط به، ويمكن كتابة نهاية مجموع رومان كتكامل محدد.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English

Writing a Riemann sum with summation notation $\sum_{k=1}^{n} f(x_k)\,\Delta x$ and letting the number of rectangles grow without bound gives the exact area – the definite integral 定积分:

$$\int_a^b f(x)\,dx=\lim_{n\to\infty}\sum_{k=1}^{n} f(x_k)\,\Delta x.$$
The integral is the limit of Riemann sums; $a$ and $b$ are the limits of integration.

العربية

كتابة مجموع ريمان بـ رمز المجموع $\sum_{k=1}^{n} f(x_k)\,\Delta x$ والسماح لعدد المستطيلات بالنمو بلا حدود يعطي المساحة الدقيقة – وهي التكامل المحدد:

$$\int_a^b f(x)\,dx=\lim_{n\to\infty}\sum_{k=1}^{n} f(x_k)\,\Delta x.$$
التكامل هو نهاية مجاميع ريمان؛ $a$ و$b$ هما حدود التكامل.

6.4

The Fundamental Theorem of Calculus and Accumulation Functions · ⁨نظرية التفاضل والتكامل الأساسية ودوال التراكم⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Enduring Understanding (FUN-5): The Fundamental Theorem of Calculus connects differentiation and integration.

Learning Objective FUN-5.A: Represent accumulation functions using definite integrals.

  • FUN-5.A.1 The definite integral can be used to define new functions.
    • Illustrative examples for FUN-5.A.1: $f(x) = \int_{0}^{x} e^{-t^2}\,dt$.
  • FUN-5.A.2 If $f$ is a continuous function on an interval containing $a$, then $\dfrac{d}{dx}\left( \int_{a}^{x} f(t)\,dt \right) = f(x)$, where $x$ is in the interval.
العربية

الفهم الدائم (FUN-5): تربط نظرية التفاضل والتكامل الأساسية بين الاشتقاق والتكامل.

هدف التعلم FUN-5.A: تمثيل دوال التراكم باستخدام التكاملات المحددة.

  • FUN-5.A.1 يمكن استخدام التكامل المحدد لتعريف دوال جديدة.
    • أمثلة توضيحية لـ FUN-5.A.1: $f(x) = \int_{0}^{x} e^{-t^2}\,dt$.
  • FUN-5.A.2 إذا كانت $f$ دالة مستمرة على فترة تحتوي على $a$، فإن $\dfrac{d}{dx}\left( \int_{a}^{x} f(t)\,dt \right) = f(x)$، حيث $x$ تقع في الفترة.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English
The Fundamental Theorem of Calculus

An accumulation function 累积函数 $g(x)=\int_a^x f(t)\,dt$ gives the accumulated area from $a$ up to $x$. The Fundamental Theorem of Calculus (FTC) 微积分基本定理 says its derivative is the integrand:

$$\frac{d}{dx}\int_a^x f(t)\,dt=f(x).$$
Differentiation and integration are inverse operations. With a variable upper limit and the chain rule, $\dfrac{d}{dx}\int_a^{u(x)} f(t)\,dt=f(u(x))\,u'(x)$.

العربية
النظرية الأساسية للتفاضل والتكامل

دالة تراكم $g(x)=\int_a^x f(t)\,dt$ تعطي المساحة المتراكمة من $a$ حتى $x$. ينص نظرية حساب التفاضل والتكامل الأساسية (FTC) على أن مشتقتها هي دالة التكامل:

$$\frac{d}{dx}\int_a^x f(t)\,dt=f(x).$$
الاشتقاق والتكامل عمليتان عكسيتان. مع حد علوي متغير وقاعدة السلسلة، $\dfrac{d}{dx}\int_a^{u(x)} f(t)\,dt=f(u(x))\,u'(x)$.

دالة التراكم تضيف المساحة ذات الإشارة؛ تنص النظرية على أن مشتقتها هي f
دالة التراكم تضيف المساحة ذات الإشارة؛ تنص النظرية على أن مشتقتها هي f
Explore · ⁨استكشف⁩

Accumulate area as an integral · ⁨تراكم المساحة كتكامل⁩

y = ax³ + bx² + cx + d

An accumulation function $\int_a^x f(t)\,dt$ builds up signed area as $x$ moves. The Fundamental Theorem says its derivative is just $f(x)$. · ⁨دالة التراكم $\int_a^x f(t)\,dt$ تبني مساحة موقعة كلما تحرك $x$. النظرية الأساسية تنص على أن مشتقتها هي ببساطة $f(x)$.⁩

Vocabulary · ⁨مفردات⁩ Train · ⁨تدريب⁩
English العربية
accumulation/əˌkjuːmjʊˈleɪʃn/ تجميع
accumulation function/əˌkjuːmjʊˈleɪʃn ˈfʌŋkʃn/ دالة التراكم
Fundamental Theorem of Calculus (FTC)/ˌfʌndəˈmentl ˈθɪərəm ɒv ˈkælkjʊləs/ نظرية حساب التفاضل والتكامل الأساسية (FTC)
antiderivative/ˌæntɪdɪˈrɪvətɪv/ مشتق عكسي
indefinite integral/ɪnˈdefɪnət ˈɪntɪɡrəl/ التكامل غير المحدد
6.5

Interpreting the Behavior of Accumulation Functions · ⁨تفسير سلوك دوال التراكم⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Enduring Understanding (FUN-5): The Fundamental Theorem of Calculus connects differentiation and integration.

Learning Objective FUN-5.A: Represent accumulation functions using definite integrals.

  • FUN-5.A.3 Graphical, numerical, analytical, and verbal representations of a function $f$ provide information about the function $g$ defined as $g(x) = \int_{a}^{x} f(t)\,dt$.
العربية

الفهم الدائم (FUN-5): تربط نظرية التفاضل والتكامل الأساسية بين الاشتقاق والتكامل.

هدف التعلم FUN-5.A: تمثيل دوال التراكم باستخدام التكاملات المحددة.

  • FUN-5.A.3 التمثيلات البيانية والرقمية والتحليلية واللفظية للدالة $f$ توفر معلومات عن الدالة $g$ المعرفة كـ $g(x) = \int_{a}^{x} f(t)\,dt$.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English

Because $g'(x)=f(x)$, the graph of $f$ tells you everything about $g$: $g$ increases where $f>0$, decreases where $f<0$, has extrema where $f$ crosses zero, and is concave up where $f$ is increasing. Reading these connections off a graph of $f$ is a classic free-response task.

العربية

بما أن $g'(x)=f(x)$، يخبرك منحنى $f$ بكل شيء عن $g$: $g$ يزداد حيث $f>0$، يتناقص حيث $f<0$، له أقصائيات حيث $f$ يقطع الصفر، وهو متحدب للأعلى حيث $f$ متزايد. قراءة هذه الروابط من رسم بياني لـ $f$ مهمة كلاسيكية ذات إجابة حرة.

6.6

Applying Properties of Definite Integrals · ⁨تطبيق خصائص التكاملات المحددة⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Enduring Understanding (FUN-6): Recognizing opportunities to apply knowledge of geometry and mathematical rules can simplify integration.

Learning Objective FUN-6.A: Calculate a definite integral using areas and properties of definite integrals.

  • FUN-6.A.1 In some cases, a definite integral can be evaluated by using geometry and the connection between the definite integral and area.
  • FUN-6.A.2 Properties of definite integrals include the integral of a constant times a function, the integral of the sum of two functions, reversal of limits of integration, and the integral of a function over adjacent intervals.
  • FUN-6.A.3 The definition of the definite integral may be extended to functions with removable or jump discontinuities.
العربية

الفهم الدائم (FUN-6): إدراك الفرص لتطبيق معرفة الهندسة والقواعد الرياضية يمكن أن يبسط عملية التكامل.

هدف التعلم FUN-6.A: حساب تكامل محدد باستخدام المساحات وخصائص التكاملات المحددة.

  • FUN-6.A.1 في بعض الحالات، يمكن تقييم التكامل المحدد باستخدام الهندسة والارتباط بين التكامل المحدد والمساحة.
  • FUN-6.A.2 تشمل خصائص التكاملات المحددة: تكامل ثابت مضروباً في دالة، وتكامل مجموع دالتين، وعكس حدود التكامل، وتكامل دالة على فترات مجاورة.
  • FUN-6.A.3 يمكن توسيع تعريف التكامل المحدد للدوال ذات الانقطاعات القابلة للإزالة أو القفز.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English

Definite integrals obey useful rules: reversing the limits negates the value ($\int_b^a=-\int_a^b$), an integral over a zero-width interval is $0$, they add over adjacent intervals ($\int_a^c=\int_a^b+\int_b^c$), and constants factor out. Use these to combine or split given integral values.

العربية

التكاملات المحددة تخضع لقواعد مفيدة: عكس الحدود يلغي القيمة ($\int_b^a=-\int_a^b$)، تكامل على فترة صفرية العرض هو $0$، تُضاف على فترات متجاورة ($\int_a^c=\int_a^b+\int_b^c$)، والثوابت تخرج كعامل مشترك. استخدم هذه لدمج أو فصل قيم التكامل المعطاة.

6.7

The Fundamental Theorem of Calculus and Definite Integrals · ⁨نظرية حساب التفاضل والتكامل الأساسية والتكاملات المحددة⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Enduring Understanding (FUN-6): Recognizing opportunities to apply knowledge of geometry and mathematical rules can simplify integration.

Learning Objective FUN-6.B: Evaluate definite integrals analytically using the Fundamental Theorem of Calculus.

  • FUN-6.B.1 An antiderivative of a function $f$ is a function $g$ whose derivative is $f$.
  • FUN-6.B.2 If a function $f$ is continuous on an interval containing $a$, the function defined by $F(x) = \int_{a}^{x} f(t)\,dt$ is an antiderivative of $f$ for $x$ in the interval.
  • FUN-6.B.3 If $f$ is continuous on the interval $[a, b]$ and $F$ is an antiderivative of $f$, then $\int_{a}^{b} f(x)\,dx = F(b) - F(a)$.
العربية

الفهم الدائم (FUN-6): إدراك الفرص لتطبيق معرفة الهندسة والقواعد الرياضية يمكن أن يبسط عملية التكامل.

هدف التعلم FUN-6.B: تقييم التكاملات المحددة تحليلاً باستخدام نظرية التفاضل والتكامل الأساسية.

  • FUN-6.B.1 الدالة العكسية للاشتقاق (Antiderivative) للدالة $f$ هي دالة $g$ يكون اشتقاقها $f$.
  • FUN-6.B.2 إذا كانت الدالة $f$ متصلة على فترة تحتوي على $a$، فإن الدالة المعرّفة بـ $F(x) = \int_{a}^{x} f(t)\,dt$ تمثل دالة عكسية للاشتقاق لـ $f$ لكل $x$ في الفترة.
  • FUN-6.B.3 إذا كانت $f$ متصلة على الفترة $[a, b]$ وكانت $F$ دالة عكسية للاشتقاق لـ $f$، فإن $\int_{a}^{b} f(x)\,dx = F(b) - F(a)$.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English

The evaluation form of the FTC computes a definite integral from an antiderivative 原函数 $F$ (where $F'=f$):

$$\int_a^b f(x)\,dx=F(b)-F(a).$$
So integrating a rate of change over $[a,b]$ gives the net change in the quantity – the single most-used result in the course.

Worked example. $\displaystyle\int_1^3 (2x+1)\,dx$: an antiderivative is $F(x)=x^2+x$, so the value is $F(3)-F(1)=12-2=10$.

العربية

صيغة التقييم لنظرية حساب التفاضل والتكاملة الأساسية تحسب تكاملاً محدداً من مشتقة عكسية $F$ (حيث $F'=f$):

$$\int_a^b f(x)\,dx=F(b)-F(a).$$
إذن تكامل معدل تغير على $[a,b]$ يعطي الصافي في الكمية – النتيجة الأكثر استخداماً في المقرر.

مثال محلول. $\displaystyle\int_1^3 (2x+1)\,dx$: مشتقة عكسية هي $F(x)=x^2+x$، لذا القيمة هي $F(3)-F(1)=12-2=10$.

تكامل محدود هو المساحة الموقعة بين المنحنى ومحور x
تكامل محدود هو المساحة الموقعة بين المنحنى ومحور x
6.8

Finding Antiderivatives and Indefinite Integrals · ⁨إيجاد المشتقات العكسية والتكاملات غير المحددة⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Enduring Understanding (FUN-6): Recognizing opportunities to apply knowledge of geometry and mathematical rules can simplify integration.

Learning Objective FUN-6.C: Determine antiderivatives of functions and indefinite integrals, using knowledge of derivatives.

  • FUN-6.C.1 $\int f(x)\,dx$ is an indefinite integral of the function $f$ and can be expressed as $\int f(x)\,dx = F(x) + C$, where $F'(x) = f(x)$ and $C$ is any constant.
  • FUN-6.C.2 Differentiation rules provide the foundation for finding antiderivatives.
  • FUN-6.C.3 Many functions do not have closed-form antiderivatives.
العربية

الفهم الدائم (FUN-6): إدراك الفرص لتطبيق معرفة الهندسة والقواعد الرياضية يمكن أن يبسط عملية التكامل.

هدف التعلم FUN-6.C: تحديد الدوال العكسية للاشتقاق والتكاملات غير المحددة باستخدام معرفة الاشتقاقات.

  • FUN-6.C.1 $\int f(x)\,dx$ هو تكامل غير محدد للدالة $f$ ويمكن التعبير عنه كـ $\int f(x)\,dx = F(x) + C$، حيث $F'(x) = f(x)$ و $C$ أي ثابت.
  • FUN-6.C.2 قواعد الاشتقاق توفر الأساس لإيجاد الدوال العكسية للاشتقاق.
  • FUN-6.C.3 لا تملك العديد من الدوال دوالاً عكسية للاشتقاق بصيغة مغلقة.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English

An indefinite integral 不定积分 $\int f(x)\,dx=F(x)+C$ is the family of all antiderivatives (hence the constant of integration $C$). Reverse each derivative rule: the power rule becomes $\int x^n\,dx=\dfrac{x^{n+1}}{n+1}+C$ (for $n\neq-1$), with $\int \frac1x\,dx=\ln|x|+C$, and the antiderivatives of $e^x$, $\sin x$, $\cos x$, and $\sec^2 x$ come straight from their derivatives.

العربية

التكامل غير المحدد $\int f(x)\,dx=F(x)+C$ هو عائلة جميع المشتقات العكسية (ولهذا ثابت التكامل $C$). عكس كل قاعدة اشتقاق: قاعدة القوة تصبح $\int x^n\,dx=\dfrac{x^{n+1}}{n+1}+C$ (لـ $n\neq-1$)، مع $\int \frac1x\,dx=\ln|x|+C$، ومشتقات عكسية لـ $e^x$، $\sin x$، $\cos x$، و$\sec^2 x$ تأتي مباشرة من مشتقاتها.

6.9

Integrating Using Substitution · ⁨التكامل بالتعويض⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Enduring Understanding (FUN-6): Recognizing opportunities to apply knowledge of geometry and mathematical rules can simplify integration.

Learning Objective FUN-6.D: For integrands requiring substitution or rearrangements into equivalent forms: (a) Determine indefinite integrals. (b) Evaluate definite integrals.

  • FUN-6.D.1 Substitution of variables is a technique for finding antiderivatives.
  • FUN-6.D.2 For a definite integral, substitution of variables requires corresponding changes to the limits of integration.
العربية

الفهم الدائم (FUN-6): إدراك الفرص لتطبيق معرفة الهندسة والقواعد الرياضية يمكن أن يبسط عملية التكامل.

هدف التعلم FUN-6.D: بالنسبة للمكاملات التي تتطلب تعويضاً أو إعادة ترتيباً إلى صيغ مكافئة: (أ) تحديد التكاملات غير المحددة. (ب) تقييم التكاملات المحددة.

  • FUN-6.D.1 تعويض المتغيرات هو تقنية لإيجاد الدوال العكسية للاشتقاق.
  • FUN-6.D.2 بالنسبة للتكامل المحدد، يتطلب تعويض المتغيرات تغييرات مقابلة في حدود التكامل.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English

u-substitution 换元积分 reverses the chain rule: choose $u=g(x)$ so that $g'(x)$ also appears, turning $\int f(g(x))g'(x)\,dx$ into $\int f(u)\,du$. Remember to convert $dx$ to $du$ and, for a definite integral, either change the limits to $u$-values or convert back to $x$ at the end.

العربية

التعويض (u-substitution) يعكس قاعدة السلسلة: اختر $u=g(x)$ بحيث يظهر $g'(x)$ أيضًا، مما يحول $\int f(g(x))g'(x)\,dx$ إلى $\int f(u)\,du$. تذكر تحويل $dx$ إلى $du$، وفي حالة التكامل المحدد، قم إما بتغيير الحدود إلى قيم $u$ أو أعد التحويل إلى $x$ في النهاية.

Vocabulary · ⁨مفردات⁩ Train · ⁨تدريب⁩
English العربية
u-substitution/juː ˌsʌbstɪˈtjuːʃn/ تعويض u
Integration by parts/ˌɪntɪˈɡreɪʃn baɪ pɑːts/ التكامل بالتجزئة
Partial fractions/ˈpɑːʃl ˈfrækʃnz/ الكسور الجزئية
6.10

Integrating Using Long Division and Completing the Square · ⁨التكامل باستخدام القسمة الطويلة وإكمال المربع⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Enduring Understanding (FUN-6): Recognizing opportunities to apply knowledge of geometry and mathematical rules can simplify integration.

Learning Objective FUN-6.D: For integrands requiring substitution or rearrangements into equivalent forms: (a) Determine indefinite integrals. (b) Evaluate definite integrals.

  • FUN-6.D.3 Techniques for finding antiderivatives include rearrangements into equivalent forms, such as long division and completing the square.
العربية

الفهم الدائم (FUN-6): إدراك الفرص لتطبيق معرفة الهندسة والقواعد الرياضية يمكن أن يبسط عملية التكامل.

هدف التعلم FUN-6.D: بالنسبة للمكاملات التي تتطلب تعويضاً أو إعادة ترتيباً إلى صيغ مكافئة: (أ) تحديد التكاملات غير المحددة. (ب) تقييم التكاملات المحددة.

  • FUN-6.D.3 تقنيات إيجاد المشتقات العكسية تشمل إعادة الترتيب إلى أشكال مكافئة، مثل القسمة المطولة وإكمال المربع.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English

When a rational integrand is "top-heavy" (numerator degree $\ge$ denominator degree), long division rewrites it as a polynomial plus a proper fraction you can integrate. Completing the square in a denominator turns it into a form like $u^2+a^2$, leading to an arctangent antiderivative $\frac1a\arctan\frac{u}{a}+C$.

العربية

عندما يكون دالة التكامل الكسرية "ثقيلة من الأعلى" (درجة البسط $\ge$ درجة المقام)، فإن القسمة الطويلة تعيد كتابتها كمجموع كثير حدود وكسر صحيح يمكن تكامله. إكمال المربع في المقام يحوله إلى شكل مثل $u^2+a^2$، مما يؤدي إلى تكامل عكسي للظل (arctangent) $\frac1a\arctan\frac{u}{a}+C$.

6.11

Integrating Using Integration by Parts · ⁨التكامل باستخدام التكامل بالتجزئة⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Enduring Understanding (FUN-6): Recognizing opportunities to apply knowledge of geometry and mathematical rules can simplify integration.

Learning Objective FUN-6.E: For integrands requiring integration by parts: (a) Determine indefinite integrals. BC ONLY (b) Evaluate definite integrals. BC ONLY

  • FUN-6.E.1 Integration by parts is a technique for finding antiderivatives. BC ONLY
العربية

الفهم الدائم (FUN-6): إدراك الفرص لتطبيق معرفة الهندسة والقواعد الرياضية يمكن أن يبسط عملية التكامل.

هدف التعلم FUN-6.E: بالنسبة للمكاملات التي تتطلب التكامل بالتجزئة: (أ) تحديد التكاملات غير المحددة. BC فقط (ب) تقييم التكاملات المحددة. BC فقط

  • FUN-6.E.1 التكامل بالتجزئة هو تقنية لإيجاد المشتقات العكسية. BC فقط

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English

Integration by parts 分部积分 reverses the product rule:

$$\int u\,dv = uv-\int v\,du.$$
Choose $u$ to simplify when differentiated and $dv$ to be easy to integrate (the LIATE guide: logs, inverse-trig, algebraic, trig, exponential). It handles products like $\int x e^x\,dx$ and $\int x\ln x\,dx$, sometimes applied twice.

Worked example. For $\int x e^x\,dx$, choose $u=x$ ($du=dx$) and $dv=e^x\,dx$ ($v=e^x$):

$$\int x e^x\,dx = x e^x-\int e^x\,dx = x e^x - e^x + C = e^x(x-1)+C.$$

العربية

التكامل بالتجزئة يعكس قاعدة الضرب:

$$\int u\,dv = uv-\int v\,du.$$
اختر $u$ لتبسيطها عند الاشتقاق و $dv$ لتكون سهلة التكامل (دليل LIATE: اللوغاريتمات، الدوال المثلثية العكسية، الجبرية، المثلثية، الأسية). يتعامل مع ضربيات مثل $\int x e^x\,dx$ و $\int x\ln x\,dx$، وقد يُطبق أحيانًا مرتين.

مثال محلول. بالنسبة لـ $\int x e^x\,dx$، اختر $u=x$ ($du=dx$) و $dv=e^x\,dx$ ($v=e^x$):

$$\int x e^x\,dx = x e^x-\int e^x\,dx = x e^x - e^x + C = e^x(x-1)+C.$$

6.12

Integrating Using Linear Partial Fractions · ⁨التكامل باستخدام الكسور الجزئية الخطية⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Enduring Understanding (FUN-6): Recognizing opportunities to apply knowledge of geometry and mathematical rules can simplify integration.

Learning Objective FUN-6.F: For integrands requiring integration by linear partial fractions: (a) Determine indefinite integrals. BC ONLY (b) Evaluate definite integrals. BC ONLY

  • FUN-6.F.1 Some rational functions can be decomposed into sums of ratios of linear, nonrepeating factors to which basic integration techniques can be applied. BC ONLY
العربية

الفهم الدائم (FUN-6): إدراك الفرص لتطبيق معرفة الهندسة والقواعد الرياضية يمكن أن يبسط عملية التكامل.

هدف التعلم FUN-6.F: بالنسبة للمكاملات التي تتطلب التكامل بالكسور الجزئية الخطية: (أ) تحديد التكاملات غير المحددة. BC فقط (ب) تقييم التكاملات المحددة. BC فقط

  • FUN-6.F.1 يمكن تحليل بعض الدوال الكسرية إلى مجاميع لنسوات عوامل خطية غير مكررة يمكن تطبيق تقنيات التكامل الأساسية عليها. BC فقط

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English

Partial fractions 部分分式 split a rational function with a factorable denominator into a sum of simpler fractions:

$$\frac{1}{(x-a)(x-b)}=\frac{A}{x-a}+\frac{B}{x-b},$$
each of which integrates to a logarithm. This technique is essential for the logistic differential equation in the next unit.

العربية

الكسور الجزئية تقسم دالة كسرية ذات مقام قابل للتحليل إلى مجموع كسور أبسط:

$$\frac{1}{(x-a)(x-b)}=\frac{A}{x-a}+\frac{B}{x-b},$$
كل منها يتكامل إلى لوغاريتم. هذه التقنية ضرورية للمعادلة التفاضلية اللوجستية في الوحدة التالية.

6.13

Evaluating Improper Integrals · ⁨حساب التكاملات غير المنتظمة⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Enduring Understanding (LIM-6): The use of limits allows us to show that the areas of unbounded regions may be finite.

Learning Objective LIM-6.A: Evaluate an improper integral or determine that the integral diverges. BC ONLY

  • LIM-6.A.1 An improper integral is an integral that has one or both limits infinite or has an integrand that is unbounded in the interval of integration. BC ONLY
  • LIM-6.A.2 Improper integrals can be determined using limits of definite integrals. BC ONLY
العربية

فهم دائم (LIM-6): يسمح استخدام النهايات لنا بإثبات أن مساحات المناطق غير المحدودة قد تكون محدودة.

هدف التعلم LIM-6.A: تقييم تكامل غير صحيح أو تحديد أن التكامل يتباعد. BC فقط

  • LIM-6.A.1 التكامل غير المنطوق هو تكامل له حد أو كلا الحدين لا نهائي، أو يكون الدالة المُكاملة غير محدودة في فترة التكامل. BC فقط
  • LIM-6.A.2 يمكن حساب التكاملات غير المنطوقة باستخدام حدود التكاملات المحددة. BC فقط

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English
Improper integrals: converge or diverge

An improper integral 反常积分 has an infinite limit of integration or an infinite discontinuity in the integrand. Evaluate it as a limit: $\int_a^\infty f\,dx=\lim_{b\to\infty}\int_a^b f\,dx$. If the limit is a finite number the integral converges 收敛; otherwise it diverges 发散.

Worked example. $\displaystyle\int_1^\infty \frac{1}{x^2}\,dx=\lim_{b\to\infty}\left[-\frac1x\right]_1^b=\lim_{b\to\infty}\left(1-\frac1b\right)=1$, so it converges to $1$. By contrast $\int_1^\infty \frac1x\,dx$ gives $\lim_{b\to\infty}\ln b=\infty$ and diverges – the same integrand-shape can go either way.

العربية
التكاملات غير المنتظمة: تتقارب أو تتباعد

التكامل غير المنتظم له حدود تكامل لا نهائية أو انقطاع لا نهائي في دالة التكامل. احسبه كـ نهاية: $\int_a^\infty f\,dx=\lim_{b\to\infty}\int_a^b f\,dx$. إذا كانت النهاية عددًا محدودًا، فإن التكامل يتقارب؛ وإلا فهو يتباعد.

مثال محلول. $\displaystyle\int_1^\infty \frac{1}{x^2}\,dx=\lim_{b\to\infty}\left[-\frac1x\right]_1^b=\lim_{b\to\infty}\left(1-\frac1b\right)=1$، لذا فهو يتقارب إلى $1$. بالمقابل، $\int_1^\infty \frac1x\,dx$ يعطي $\lim_{b\to\infty}\ln b=\infty$ ويتباعد – نفس شكل دالة التكامل قد يسير في أي من الاتجاهين.

Vocabulary · ⁨مفردات⁩ Train · ⁨تدريب⁩
English العربية
integral/ˈɪntɪɡrəl/ التكامل
improper integral/ɪmˈprɒpə ˈɪntɪɡrəl/ التكامل غير الصحيح
converges/kənˈvɜːdʒɪz/ تتقارب
diverges/daɪˈvɜːdʒɪz/ تتباعد
6.14

Selecting Techniques for Antidifferentiation · ⁨اختيار التقنيات للاشتقاق العكسي⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

This topic is intended to focus on the skill of selecting an appropriate procedure for antidifferentiation. Students should be given opportunities to practice when and how to apply all learning objectives relating to antidifferentiation.

العربية

هذا الموضوع موجه للتركيز على مهارة اختيار إجراء مناسب للاشتقاق العكسي. يجب إعطاء الطلاب فرصاً للتدريب على متى وكيف تطبيق جميع أهداف التعلم المتعلقة بالاشتقاق العكسي.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English

The BC exam expects you to recognize which method fits: basic rules, substitution (a chain-rule pattern), by parts (a product), partial fractions (a factorable rational), or long division/completing the square. Being able to look at an integral and pick the right tool quickly is itself a tested skill.

العربية

يتوقع امتحان BC أن تتعرف على الطريقة المناسبة: القواعد الأساسية، التعويض (نمط قاعدة السلسلة)، بالتجزئة (ضرب)، الكسور الجزئية (كسر قابل للتحليل)، أو القسمة الطويلة/إكمال المربع. القدرة على النظر إلى تكامل واختيار الأداة الصحيحة بسرعة هي مهارة يتم اختبارها بحد ذاتها.

6.14

Exam tips · ⁨نصائح للامتحان⁩

English
  • Integration is antidifferentiation; use the power rule $\int x^n\,dx=\tfrac{x^{n+1}}{n+1}+C$ and don't forget the $+C$.
  • The Fundamental Theorem links the two: $\int_a^b f'(x)\,dx=f(b)-f(a)$, and $\tfrac{d}{dx}\int_a^x f(t)\,dt=f(x)$.
  • Approximate a definite integral with Riemann sums or the trapezoidal rule from a table of values.
  • A definite integral is a signed area (below the axis counts negative); split at sign changes for total area.
  • Use u-substitution and remember to change the limits (or back-substitute) accordingly.
العربية
  • التكامل هو اشتقاق عكسي؛ استخدم قاعدة القوة $\int x^n\,dx=\tfrac{x^{n+1}}{n+1}+C$ ولا تنسَ الـ $+C$.
  • النظرية الأساسية تربط الاثنين: $\int_a^b f'(x)\,dx=f(b)-f(a)$، و$\tfrac{d}{dx}\int_a^x f(t)\,dt=f(x)$.
  • قدّر تكاملاً محدداً باستخدام مجمعات ريمان أو قاعدة شبه المنحرف من جدول قيم.
  • التكامل المحدود هو مساحة موقعة (تحت المحور يُحسب سالباً)؛ قسّم عند تغيرات الإشارة للحصول على المساحة الكلية.
  • استخدم تعويض u-Remember وتذكر تغيير الحدود (أو التعويض العكسي) وفقاً لذلك.

Interactive lessons on this topic · ⁨دروس تفاعلية حول هذا الموضوع⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨ا-working عليه خطوة بخطوة، مع تمارين تحقق فوري.⁩

Past Papers · ⁨أوراق الامتحانات السابقة⁩

More topics in AP Calculus BC · ⁨AP التفاضل والتكامل BC⁩ · ⁨المزيد من المواضيع في AP Calculus BC · ⁨AP التفاضل والتكامل BC⁩⁩

Log in or create account · ⁨تسجيل الدخول أو إنشاء حساب⁩

IGCSE, A-Level & AP