4-2不定积分的基本公式和运算法则直接积分法
不定积分的基本公式和运算法则直接积分法
不定积分的基本公式和运算法则直接积分法一、不定积分的基本公式和运算法则1.基本公式：- 常数公式：$\int c\,dx = cx + C$，其中c为常数，C为常数。
- 幂函数公式：$\int x^n\,dx = \frac{x^{n+1}}{n+1} + C$，其中n为非零常数，C为常数。
- 指数函数公式：$\int e^x\,dx = e^x + C$，其中C为常数。
- 对数函数公式：$\int \frac{1}{x}\,dx = \ln，x， + C$，其中C为常数。
2.基本运算法则：- 常数倍法则：$\int kf(x)\,dx = k\int f(x)\,dx$，其中k为常数。
- 和差法则：$\int (f(x) \pm g(x))\,dx = \int f(x)\,dx \pm \int g(x)\,dx$。
- 乘法法则：$\int u \cdot v\,dx = \int u\,dv + \int v\,du$。
- 除法法则：$\int \frac{u}{v}\,dx=i\ln，v，+j\int\frac{dv}{v}$。
直接积分法是指根据不定积分的基本公式和运算法则，直接进行积分计算的方法。
下面介绍一些常见的直接积分法：1.用代换法进行积分：-根据被积函数的形式，选择一个合适的代换，使得原函数的形式更简单。
-对原函数进行代换，将积分转化为新的变量的积分。
- 对新的变量进行求导，计算出dx或du。
-将上述结果带入到原函数中，得到最终的积分结果。
2.用分部积分法进行积分：-对于被积函数的乘积形式，选择一个函数进行求导，选择另一个函数进行积分。
- 根据分部积分公式$\int u \,dv = uv - \int v \,du$，进行积分计算。
3.用换元法进行积分：-对于被积函数的形式，选择一个新的变量代替原来的变量，使得积分变得更简单。
-对原函数进行换元，将积分转化为新的变量的积分。
- 对新的变量进行求导，计算出dx或du。
基本积分公式直接积分法
1 arctan x C x
“拆项” （2）（把分母分解因式后）按分母的因式拆项
课堂练习
习题3.2 1， 2（1）（3）（5）（7）（9）（11） 1．选择题： 3，4 （1）下列式子正确的是（ D ） ． P123
x x A． 2 dx 2 C
x x x x B． 2 e dx ( 2 dx )( e dx )
1
C
( 1)
( x) 1
( x )
1
1 x
x
2 x 1 2 x
x
1 d x 2 x C x
(a ) a ln a
特别地：
1 1 x2 d x x C 1 x x a d x a C ln a
(e ) e
1 x x 2 2 e C e C e
e 1 x dx 2 dx 2 e dx e e
x
x x 11 dx (11) 2 dx 2 x 1 x 1 1 dx 2 dx x arctan x C x 1
2 2
dy x 2 ，且 y x2 5 ，求函数 y ． 3．已知 dx
1 (ln x 1) x x
(ln x 1) 1 ln x
所以 x(ln x 1) 是 ln x 的一个原函数．
3.2.1
基本求导公式
基本积分公式
基本积分公式
C 0
( x ) x
特别地：
1
0d x C 1 x d x 1 x d x xC
（1）化 x 型
（4）三角恒等变形 （5）拆项：①假分式=整式+真分式 ②按分母的因式拆项
不定积分的基本公式和直接积分法
第二节不定积分旳基本公式和直接积分法（ＢasiｃＦoｒｍula of UndefiｎｅdInteｇral ａnｄDirecｔＩnteｇral）课题：1.不定积分旳基本公式2．不定积分旳直接积分法课堂类型：讲授教学目旳：纯熟掌握不定积分旳基本公式,对简朴旳函数能用直接积分法进行积分。
教学重点:不定积分旳基本公式教学难点: 直接积分法教具:多媒体课件教学措施:教学内容：一、不定积分旳基本公式由于不定积分是求导旳逆运算，因此由导数旳基本公式相应地可以得到不定积分旳基本公式。
二、不定积分旳直接积分法运用不定积分旳性质和基本公式，可以求出某些简朴函数旳不定积分,一般把这种求不定积分旳措施叫做直接积分法。
例1 求32x dx ⎰导数旳基本公式()1222()01()1()()ln 1(ln )(sin )cos (cos )sin (tan )sec (cot )csc (sec )sec tan (csc )csc cot (arcsin )1(arctan )1(arccos )1(cot )1x xx x C x x x e e a a ax xx x x x x x x x x x x x x x x x x x arc x ααα+'='='=+'='='='='=-'='=-'='=-'='=+'='=-+21(log )ln a x x x a'=不定积分旳基本公式()1222011ln ln ||cos sin sin cos sec tan csc cot sec tan sec csc cot csc arcsin arctan 1x xxxdx C dx x Cx x dx C a e dx eCa a dx C a dxx Cx xdx x C xdx x C xdx x C xdx x C x xdx x C x xdx x Cx Cdxx C xααα+==+=+≠-+=+=+=+=+=-+=+=-+=+=-+=+=++⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰2arccos arc cot 11log ln a x C dxx C x dx x Cx a =-+=-++=+⎰⎰⎰解 31333412222312x x dx x dx x dx C x C +===⨯+=++⎰⎰⎰例2求(23cos x x dx -+⎰解(32322233233cos 3cos 3sin 5310sin 3xx dx x dx xdx x x x Cx x x C -+=-+=⨯-++=-++⎰⎰⎰⎰例3 求dx x x ⎰-23)1(解Cx x x x Cx x dxxx x dx xx x x dx x x +++-=+-=-+-=-+-=-⎰⎰⎰1||ln 332 31072 )133( 133)1(22327222323 例４ 求221sin cos dx x x⎰ 解22222222221sin cos 11sin cos sin cos cos sin sec csc tan cot x x dx dx dx dx x x x x x x xdx xdx x x C+==+=+=-+⎰⎰⎰⎰⎰⎰例5 求2x x e dx ⎰ 解()()()2222ln 21ln 2xxxx x e e e dx e dx C C e==+=++⎰⎰例6 求2sin 2x dx ⎰解 21cos sin 22x x-=21cos 11sin sin 2222x x dx dx x x C -==-+⎰⎰ 例7 求()221dxx x +⎰解()222211111x xx x =-++ ()222222111111111arctan dx dx dx dx x x x x x x x Cx⎛⎫=-=- ⎪+++⎝⎭=--+⎰⎰⎰⎰例8 已知物体以速度()221/v t m s =+沿Ox 轴作直线运动，当1t s =时,物体通过旳路程为3m ，求物体旳运动方程。
不定积分的定义和计算
不定积分的定义和计算不定积分是微积分的一个重要概念，用于求解函数的原函数。
在数学中，函数的导数被定义为函数变化率的极限，而不定积分则是导数的逆运算。
一、不定积分的定义不定积分可以理解为函数的原函数，也被称为反导函数。
给定一个函数f(x)，如果存在另一个函数F(x)，满足F'(x) = f(x)，那么F(x)就是f(x)的一个原函数。
不定积分表示为∫f(x)dx = F(x) + C，其中C为常数。
二、不定积分的计算方法1. 基本积分法基本积分法是一种基于函数导数与积分之间的关系来计算不定积分的方法。
根据常见函数的导数公式可以得到对应的不定积分公式，具体如下：（1）常数函数：∫kdx = kx + C，其中k为常数；（2）幂函数：∫xⁿ dx = (xⁿ⁺¹ / (n + 1)) + C，其中n不等于-1；（3）指数函数：∫eˣdx = eˣ + C；（4）三角函数：∫sinxdx = -cosx + C，∫cosxdx = sinx + C，∫sec²xdx = tanx + C；（5）对数函数：∫(1/x)dx = ln|x| + C。
2. 分部积分法分部积分法是利用乘积的求导公式来计算不定积分的方法。
公式表达为∫u'vdx = uv - ∫uv'dx，其中u和v分别表示函数u(x)和v(x)，而u'和v'表示它们的导数。
通过选择合适的u和v，可以将原函数的积分转化为其他容易计算的形式。
3. 代换法代换法是利用变量代换的方式来计算不定积分的方法。
通过选择适当的变量代换，可以将原来的积分转化为更简单的形式。
常见的代换方法包括三角代换、指数代换和倒数代换等。
4. 部分分式分解法当需要求解一个复杂的有理函数的不定积分时，可以使用部分分式分解法。
这个方法将有理函数表示为简单的分式之和，然后逐个求解每个分式的不定积分。
5. 其他方法除了上述方法外，还有一些特定函数的不定积分可以采用特殊的方法求解，例如三角函数、双曲函数、反三角函数等。
不定积分基本公式
不定积分基本公式不定积分是微积分中的一个重要概念，它是函数的定义域上的一族原函数。
在计算不定积分时，我们使用的是不定积分的基本公式，也叫做不定积分的运算法则，下面是一些常用的不定积分基本公式。
1.一次幂函数的不定积分公式：∫x^n dx = 1/(n+1) * x^(n+1) + C，其中n不等于-12.常数函数的不定积分公式：∫a dx = ax + C，其中a是常数。
3.幂函数的不定积分公式：∫(a^x) dx = 1/(lna) * a^x + C，其中a是正常数且不等于14.指数函数的不定积分公式：∫e^x dx = e^x + C。
5.对数函数的不定积分公式：∫(1/x) dx = ln，x， + C，其中x不等于0。
6.三角函数的不定积分公式：∫sin(x) dx = -cos(x) + C∫cos(x) dx = sin(x) + C∫tan(x) dx = -ln，cos(x)， + C∫cot(x) dx = ln，sin(x)， + C∫sec(x) dx = ln，sec(x) + tan(x)， + C∫csc(x) dx = ln，csc(x) - cot(x)， + C7.反三角函数的不定积分公式：∫arcsin(x) dx = x*arcsin(x) + sqrt(1-x^2) + C∫arccos(x) dx = x*arccos(x) - sqrt(1-x^2) + C∫arctan(x) dx = x*arctan(x) - 1/2ln(1+x^2) + C∫arccot(x) dx = x*arccot(x) + 1/2ln(1+x^2) + C∫arcsec(x) dx = x*arcsec(x) + ln，sec(x)+tan(x)， + C∫arccsc(x) dx = x*arccsc(x) - ln，csc(x)+cot(x)， + C8.双曲函数的不定积分公式：∫sinh(x) dx = cosh(x) + C∫cosh(x) dx = sinh(x) + C∫tanh(x) dx = ln，cosh(x)， + C∫coth(x) dx = ln，sinh(x)， + C∫sech(x) dx = arcsin(e^x) + C∫csch(x) dx = ln，tanh(x/2)， + C以上是一些常用的不定积分基本公式，但请注意，不定积分是一个广义的概念，有很多特殊函数的不定积分无法用基本公式表示，需要通过其他的方法进行求解，比如换元法、分部积分法、特殊函数等。
4.2 基本积分公式与不定积分的性质
2
7
x2
7
c.
2
-6-
二、不定积分的性质
性质1
(1) [ f (x)d x] f (x) 或 d f (x)dx f (x) dx . (2) F(x) dx F(x) c 或 d F(x) F(x) c. 性质2 k f (x) dx k f (x)dx (k 0) . 性质3 [ f (x) g(x)] dx f (x)dx g(x) d x .
-9-
注: 在分项积分后，虽然中间的几个不定积分都分 别含有任意常数， 但由于其代数和仍为任意常数，
则只要在最后总的加上一个任意常数即可.
例4 求积分
1 x x2 x(1 x2 )
dx.
解
1 x x2 dx x(1 x2 )
x (1 x2 ) x(1 x2 ) dx
1
1 x2
1 x
(10) sec x tan xdx sec x c;
(11) csc x cot xdx csc x c;
(12)
dx
1 x2
arctan x c
或 arccot x c;
(13)
dx arcsin x c
1 x2
或
arccos x c;
-4-
说明:
(3)
dx x
ln
x
c;
的一个原函数
是( B ).
(A) 1 sin x; (B) 1 sin x;
(C) 1 cos x; (D) 1 cos x .
提示: 已知 求 即
f (x) sin x, ( ? ) f (x), ( ? ) sin x.
或由题意 f (x) cos x c1 , 其原函数为
不定积分运算法则
dx
化和
1 1 sin x x
dx
法则
1dx
1 x
dx
sin
xdx
公式1/3/6
x ln x cos x C
3
1 3 x2
2
dx
化和化幂
2 4
1 2x3 x3 dx
法则
2
4
1dx 2 x3 dx x3dx
(7) cos xdx sin x C;
(8)
1 cos2
x
dx
sec2
xdx
tan
x
C;
(9)
1 sin2
x
dx csc2
xdx
cot
x C;
13
不定积分运算法则(P226)
(1) [ f ( x) g( x)]dx f ( x)dx g( x)dx;
(3)
1 u
u
'
dx
ln
|
u
|
C
(4) au u ' dx a u C; ln a
(5) eu u 'dx eu C; 22
(6)sin xdx cos x C; (6) sin u u 'dx cosu C;
(7) cos xdx sin x C; (7) cosu u 'dx sin u C;
2
x
1 x
sin
x
不定积分的基本公式与运算法
例1 求下列不定积分：
学院
College
（1） x7 d x.
（2）
1 d x. x
（3） 3xex d x.
解 （1） x7dx 1 x71 C 1 x8 C.
7 1
8
（2）
1 dx
湖 南 对 外经 济 贸 易 职 业 学 院
Hunan Foreign Economic Relations & Trade College
4·2 不定积分的基本公式与运算法 则、直接积分法
案例研究
我国自行研制的动车组列车
湖 南 对 外经 济 贸 易 职 业 学 院
Hunan Foreign Economic Relations & Trade College
1 x2 2sin x 3x C. 2
问：最后的结果为什么只写一个任意常数？
湖 南 对 外经 济 贸 易 职 业 学 院
Hunan Foreign Economic Relations & Trade College
直接积分法
定义 直接用积分基本公式与运算性质求不定积 分，或者对被积函数进行适当的恒等变形（包括代数变
1 x
d
x
ln
x
C.
讨论 当 x 0 时，有
ln x (ln x) 1 ,
x 当 x 0 时，也有
ln x ln(x) (x) 1 1
x x x 所以 ln | x |是 1 的原函数.
x
湖 南 对 外经 济 贸 易 职 业
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·复习 1 原函数的定义。
2 不定积分的定义。
3 不定积分的性质。
4 不定积分的几何意义。
·引入在不定积分的定义、性质以及基本公式的基础上，我们进一步来讨论不定积分的计算问题，不定积分的计算方法主要有三种：直接积分法、换元积分法和分部积分法。
·讲授新课
第二节不定积分的基本公式和运算直接积分法一基本积分公式
由于求不定积分的运算是求导运算的逆运算，所以有导数的基本公式相应地可以得到积分的基本公式如下：
以上十五个公式是求不定积分的基础，必须熟记，不仅要记右端的结果，还要熟悉左端被积函数的的形式。
求函数的不定积分的方法叫积分法。
例1.求下列不定积分.（1）dx
x
⎰2
1
（2）dx x x ⎰
解：（1）
dx x
⎰
21
＝2121
21x x dx C C x
-+-=+=-+-+⎰ （2）dx x x ⎰
＝C x dx x +=⎰
25
235
2
此例表明，对某些分式或根式函数求不定积分时，可先把它们化为x α
的形式，然后应用幂函数的积分公式求积分。
二 不定积分的基本运算法则
法则1 两个函数代数和的积分，等于各函数积分的代数和，即
dx x g dx x f dx x g x f ⎰⎰⎰±=±)()()]()([
法则1对于有限多个函数的和也成立的．
法则2 被积函数中不为零的常数因子可提到积分号外，即
dx x f k dx x kf ⎰⎰=)()( （0≠k ）
例2 求3(21)x
x e dx +-⎰
解 3(21)x x e dx +-⎰=23
x dx ⎰+dx ⎰-
x e dx ⎰
=
4
12
x x x e C +-+。
注 其中每一项的不定积分虽然都应当有一个积分常数，但是这里并不需要在每一项后面加上一个积分常数，因为任意常数之和还是任意常数，所以这里只把它的和C 写在末尾，以后仿此。
注 检验解放的结果是否正确，只把结果求导，看它的导数是否等于
被积函数就行了。
如上例由于41()2
x
x x e C '+-+=321x
x e +-，所以结
果是正确的。
三 直接积分法
在求积分的问题中，可以直接按基本积分公式和两个基本性质求出结果（如上例）但有时，被积函数常需要经过适当的恒等变形（包括代数和三角的恒等变形）再利用积分的性质和公式求出结果，这样的积分方法叫直接积分法。
例3 求下列不定积分.
（1）
1)(x dx
⎰
（2）dx x x ⎰+-1
12
解：（1）首先把被积函数
1)(x
-化为和式，然后再逐项积
分得
1)((1x dx x dx
+-
=+--
⎰⎰
xdx dx
=
+--⎰⎰⎰⎰
51
2
2
221252
x x x x C =+--+。
注：（1）求函数的不定积分时积分常数C 不能丢掉，否则就会出现概念性的错误。
（2）等式右端的每个不定积分都有一个积分常数，因为有限个任意常数的代数和仍是一个常数，所以只要在结果中写一个积分常数C 即可。
（3）检验积分计算是否正确，只需对积分结果求导，看它是否等于被积函数。
若相等，积分结果是正确的，否则是错误的。
（2）222221122(1)11
1x x dx dx dx x x x -+-==-+++⎰⎰⎰ 2
22arctan 1
dx
dx x x C x =-=-++⎰⎰。
上例的解题思路是设法化被积函数为和式，然后再逐项积分，是一种重要的解题方法，须掌握。
练习 1 322
324x x x dx x -++⎰，2 22221
(1)
x dx x x ++⎰，3 421x dx x +⎰。
答案 1 2
1432ln ||2x x x C x -+-+， 2 1
arctan x C x
-
+， 3 3
1arctan 3
x x x C -++
例4 求下列不定积分.（1）xdx ⎰2
tan （2）dx x 2
sin
2
⎰
解：（1）22
tan (sec 1)xdx x dx =-⎰⎰
2sec tan xdx dx x x C =-=-+⎰⎰
（2）C x x dx x dx x
+-=-=⎰⎰sin 2
1
212cos 12sin 2
上例的解题思路也是设法化被积函数为和式，然后再逐项积分，不过它实现化和是利用三角式的恒等变换。
练习 1 2
cot xdx ⎰ 2 2
cos
2x dx ⎰
3 cos 2x dx cosx-sinx
⎰ 答案 1 cot x x C --+ 2
1
(sin )2
x x C ++ 3 sin -cos x x C +
例5 设x x f 22cos )(sin ='，求)(x f . 解：由于x x x f 222sin 1cos )(sin -=='，
所以x x f -='1)(，故知)(x f 是x -1的原函数，因此
C x x dx x x f +-=-=⎰2
)1()(2
．
小结 基本积分公式，不定积分的性质，直接积分法。
练习 求下列不定积分. （1）2(12sin )x dx x
-+⎰
（2）2212
(
)cos sin dx x x
+⎰
， （3）dt
t t ⎰+2)1(，（4）23)1dt t -+⎰，（5）dx x x ⎰+)6(6
， （6）dx x
x ⎰--2
411
，（7）dx x x ⎰-)cot csc(csc ，（8）dx x x ⎰2sin 2cos ，
（9）2(cos sin )22t t dt +⎰，（10）dx x ⎰-)1(tan 2，（11
）e (3x x x
dx -⎰。
答案1 2cos 2ln ||x x x C +++， 2 tan -cot x x C +， 3
2
12ln ||2
t t t C +++， 4 2arcsin 3arctan t t C -+， 5
7
61ln 67
x x C ++， 6 313x x C --+， 7 cot csc x x C -++， 8 cot 2x C --+，
9 cos t t C -+， 10 tan 2x x C -+，11
(3)2arcsin 1ln3
x
e x C -++。
小结 计算简单的不定积分，有时只需按不定积分的性质和基本公式进行计算；有时需要先利用代数运算或三角恒等变形将被积函数进行整理．然后分项计算．
作业 P81:2,3。