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高等数学第四讲一元函数积分的概念性质与基本定理

高等数学第四讲一元函数积分的概念性质与基本定理

一、一元函数积分的概念、性质与基本定理1、原函数、不定积分在区间Ⅰ上,如()()x f x F /=,称()x f 为()x F 的导函数,称()x F 为()x f 的原函数,原函数与导函数是一种互逆关系。

如()x F 为()x f 的一个原函数,则()C x F +为()x f 的全体原函数。

记为⎰f(x)dx ,即⎰f(x)dx =()C x F + 不定积积分性质 (1) f(x))f(x)dx (/=⎰或 ()dx x f f(x)dx d =⎰(2) C F(x)(x)dx F /+=⎰ (3) ⎰⎰=f(x)dx k f(x)dx k(4) ⎰⎰⎰±=±g(x)dx f(x)dx g(x))dx f(x) (∵原函数与导函数有互逆关系,∴由导数表可得积分表。

例、P98 例3.1 已知()x F 是xxln 的一个原函数,求:()x sin dF 解:xlnx(x)F /=cosxdx sinxlnsinxdsinx dsinx dF(sinx)dF(sin x)==例、()x f 的导函数是x sin ,则()x f 的原函数21c x c x sin ++-,(1c 、2c 为任意常数)例、在下列等式中,正确的结果是 C A 、()⎰=x f (x)dx f /B 、⎰=f(x)df(x)C 、⎰=f(x)(x)dx f dxdD 、⎰=f(x)(x)dx f d 例、)dx x1(1x x )dx x 1(1x x 241212-⋅=-⎰⎰dx )x -(x 4543⎰-=C 4x x 744147++=-2、计算方法 10 换元法第一类换元法(凑微分法)常用凑微分形式kdx dkx = ()dx c x d =+xxde dx e = dlnx dx x1=x sin d x cos = x1d dx x 12=-x d dx x 21= x tan d xdx sec 2=sin x arc d dx x -112=22x 1d dx x 1x +=+22x 1d dx x -1x --= x sin d dx x 2sin 2=x cos d dx x 2sin 2-=-例、⎰⎰+--=---=-c 2x 3ln 212x)d(32x 3121dx 2x 317、⎰⎰+==c (lnx)32ln x d lnx dx x ln x 238、⎰⎰+==c x sin 41sin x d x sin xdx sin x cos 4339、⎰⎰+-=-=c x 1x -1d 21 x d x-1x22210、⎰⎰+-=-=c e 31d(-x)e 31dx e x 3x -33x -3x -211、⎰⎰+=⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+c a x tan arc a1a x d a x 11a1dx x a 1222 12、⎰⎰+=+=+c a2xarctan 61d2x (2x)3121 x d 4x 91222 13、⎰⎰+++=++c 1)d(x 41)(x 1x d 5x 2x 122 c 21x arctan 21++=14、⎰+=c a xarcsin x d x-a 122 15、⎰⎰--=+223x)(25dx 9x -2x 11dx 31-=c 53x 2sin arc +- 16、c 1tanx 21)d(tanx 1tan x 11tan x x sec 2++=++=+⎰⎰17、⎰⎰-=dx )1x (sec x tan xdx tan 224dx )1x (sec x tan xd tan 22⎰⎰--=C x x tan x tan 313++-=18、x arcsin d x arcsin dx x 1x arcsin 424⎰⎰=-C x arcsin 515+= 19、⎰⎰++=+)1e (d )1e sin(dx )1e sin(e xxxxC )1e cos(x ++-=20、⎰⎰=x d x cos 2ds xx cosC x sin 2+=21、x d x 1xarctan 2dx x)x 1(x arctan ⎰⎰+=+ ⎰=x arctan d x arctan 2 C x arctan 2+=22、dx e1e e 1dx e 11xxx x ⎰⎰+-+=+⎰+-=dx e1e 1xx()⎰++-=x x e1e 1d x ()C e1ln x x++-=23、⎰⎰⎰+-+=+-)4e (e de 4e de dx 4e 1e x 2x xx 2x x 2xxx 2x x x de 4e e e 1412e arctan 21⎰⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=C )4e ln(814x 2e arctan 21x 2x +++-=P100, (9),(10), (14)21x -除了凑微分法外其它常用变量代换 (1)被积函数中含有二次根式22x a -,令t sin a x = 22x a +,令t tan a x = 22a x -,令t sec a x =如是C bx ax 2++配方221212212u a ,a u ,a u --+→例1、dx xx 122⎰- 令tdt cos dx ,t sin x ==解:原式 ⎰⋅=tdt cos tsin tcos 2⎰⎰-==dt )1t (csc tdt cot 22C t t cot +--=C x arcsin xx 12+---=例2、dx 4x x122⎰- P105例4 二种解法(2)被积函数中含一般根式例3、⎰++32x 1dxP106 (6)解:令dt t 3dx 2t x t2x 233=-==+原式⎰⎰++-=+=dt )t111t (3dt t 1t 32()C 2x 1ln 32x 32x 233332+++++-+=例4、⎰+dx x x 132令 dt t 6dx t x 56==原式⎰⎰⎰++-=+=+=dt )t111t (6dt t 1t 6dt t t t 62435 C t 1ln t 2t 62+⎪⎭⎫⎝⎛++-= C x 1ln 6x 6x 3663+++-=例5、⎰+dx 1e x解:令 1t e t1e 2x x-==+dt 1t t2dx )1t ln(x 22-=-= 原式 ⎰⎰⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=-⋅=dt 1t 112dt 1t t 2t 22 C 1t 1t lnt 2++-+=C)11e ln()11e ln(1e 2x x x +++--+++=20分部积分<定理> 如()x u 、()x v 均具有连续的导函数,则⎰⎰-=vdu uv dv u例1、⎰⎰=xdsin x dx x xcos⎰=dx sin x -sin x xc x cos sin x x ++=例2、⎰⎰---=xxxde dx xe⎰--+-=dx e xe x xC e xe x x+--=--例3、()⎰⎰⋅-=dx x-11sin x 2arc x sinx arc x dx sin x) (arc 222()⎰+=22x -1sinxd arc 2sinx arc x()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⋅-+=⎰dx x 11x -1-sinx arc x 12sinx arc x 2222()C 2x -sinx arc x 12sinx arc x 22+-+=例4、⎰⎰⎪⎭⎫⎝⎛-=x 1d ln x dx x ln x 2 ⎰+-=dx x 1x lnx 2c x1-x lnx +-=例5、⎰⎰=ln x d ln x ln dx xlnxln ⎰⋅⋅⋅=dx x1ln x 1ln x -ln x ln ln xc ln x -ln x ln ln x +=例6、⎰⎰-=dx )1x (sec x xdx xtan 22⎰-=2x xdtanx 22x dx tan x xtanx 2--=⎰c 2x - x cos ln x tan x 2++=例7、⎰⎰+-+=+xdx arctan x111x dx x 1x arctan x 2222⎰+-=dx )x1xarctan x (arctan 2⎰⎰-=x arctan xd arctan xdx arctan22)x (arctan 21dx x 1x x arctan x -+-=⎰c )x (arctan 21)x 1ln(21x arctan x 22+-+-=例8、⎰⎰++-++=++c x 1dx )x 1xln(x )dx x 1ln(x 222 c x 1)x 1xln(x 22++-++=例9、⎰⎰=x x x 2x dsine e dx cose e⎰-=x x x x de sine sine ec cose sine e x x x ++=例10、⎰⎰-=dx )x 2cos 1(21x xdx sin x 222 ⎰-=dsin2x x 416x 23 ⎰+-=dx 2x xsin 21sin2x x 416x 23 ⎰--=x 2cos xd 41x 2sin 4x 6x 23c x 2sin 81x 2cos x 41sin2x x 416x 23++--=例11、⎰⎰--=-22x 1arcsinxd dx x 1xarcsinxc x arcsinx x 12++--=例12、P109 例3.5友情提示:方案范本是经验性极强的领域,本范文无法思考和涵盖全面,供参考!最好找专业人士起草或审核后使用。

一元函数微积分学知识点总结

一元函数微积分学知识点总结

一元函数微积分学知识点总结
学习数学能使人们更符合逻辑、更有条理、更严密、更准确、更深入地思考和解决问题,能增强人们的好奇心、想象力和创造性。

导数
微分
不定积分
定积分
变限积分
反常积分
求导数
1.复合函数求导
2.分段函数求导
3.隐函数求导
4.高阶导数求导
求积分
1.凑积分法
2.换元法
3.分部积分法
4.有理函数积分法
5.运用牛顿-莱布尼茨公式
几何应用(数一、数二、数三)
1.导数的几何应用:“三点两性一线”(极值点、最值点、拐点、单调性、凹凸性、渐近线)
2.积分的几何应用:利用定积分计算平面图形的面积、旋转体的体积和函数的平均值
物理应用(数一、数二)
1.变化率问题
2.静水压力
3.抽水作功
4.质点引力
经济应用(数三)
1.边际
2.弹性
3.积分的简单经济应用
中值定理的证明
求方程的根
不等式的证明
等式的证明
【注】整个高数上册就是在讲一元函数微积分,复习这部分要整体把握,先把整个知识框架了熟于心,在复习过程中多总结知识点之间的联系。

由于最近五一集训营和真题大全解的事情比较忙,知识点精讲一直没有更新,真题出来之后五月份我会重点多讲解知识点,把整个一元函数部分每个知识点梳理一遍,希望同学们多多体谅!。

一元函数积分学

一元函数积分学
ห้องสมุดไป่ตู้
2
3.1.1 原函数与不定积分的概念
定义 设f ( x )是区间 I内的函数,若存在函数 F ( x ), 3.1 使得对 ∀x ∈ I , 恒有F ' ( x ) = f ( x )或
dF ( x ) = f ( x )dx,则称 F ( x )是f ( x ) 在区间 I内的一个原函数。

(sin x ) = cos x sin x 是 cos x 的原函数.
15
3.2.1 换元换元法
1、第一类换元法 问题
∫ cos 2 xdx = sin 2 x + C ,
解决方法 利用复合函数,设置中间变量.
1 过程 令 t = 2 x ⇒ dx = dt , 2 1 1 1 ∫ cos 2 xdx = 2 ∫ cos tdt = 2 sin t + C = 2 sin 2 x + C .
16
在一般情况下: 设 F ′( u) = f ( u), 则
∫ f (u)du = F (u) + C .
如果 u = ϕ ( x )(可导)
( F [ϕ ( x)])' = f [ϕ ( x)]ϕ ′( x)

∫ f [ϕ ( x )]ϕ ′( x )dx = F [ϕ ( x )] + C
x
x µ ≠ -1两种情况求。 a x + C (a 0, a ≠ 1); (4) a dx = ln a
x
2
(7)∫
1
1 − x2
dx = arcsin x + C ;
11
(8)∫ sin xdx = − cos x + C ;

D第三章一元函数积分学

D第三章一元函数积分学

(1)1 dx arcxsC in arcxc C o; s 1x2
( 1)2 d x arc x tC a n ac rc o x tC ; 1 x 2
(1)3 sh xdxcx hC;
(1)4 cx h dxsx hC.
例 3 求不定积分
1
a
例 1 求 si n3x(2)dx.
解 对照基本积分表,上式与si表 x ndx相 中, 似
如果把 dx 写成了 d(3x + 2), 那么就可用定理 1 及
sin xdxcox sC, 为此将 dx 写成 dx1d(3x2), 3
代入式中, 那么
sin3(x2)dx 1 sin3x(2)d(x32). 3
令 3x + 2 = u 则
1
3
sinudu 1cosuC1co3sx(2)C.
six n dxcox sC;
(3)因(为 arc x)ta 1 1 n x2或(arccox)t11x2,
所以得
d xarc x tC a n ar cc o x tC ; 1x2
(4)因(为 ex)ex, 所以得
exdxexC.
例2
求不定积分

1 x
dx.
解 被积函 1的 数定义x域 0.为 x
当 x > 0 时,因为(lnx)1, 所以 x
1dxlnxC; x
当 x < 0 时,因l为 n x ()1(1)1,
x x
所以
1dxln( x)C. x
合并以上两种情况,当 x 0 时,得
1dxln| x|C. x
(1)积分曲线族中任意一条曲线, 可由其中某一 条(例如,曲线 y = F(x) ) 沿 y 轴平行移动|C|单位而 得到. 当 C > 0 时,向上移动;当 C < 0 时,向下移动;

第四章一元函数积分知识点梳理

第四章一元函数积分知识点梳理

一元函数积分学(1)(第十一周周三)题型•定积分概念(定积分求极限)•定积分性质及其应用(比较定积分大小,估计积分值)•变限定积分函数求导•变限积分函数极限•定积分表示变量的极限•分段求定积分•求解含定积分符号的函数方程•定积分等式与定积分不等式证明3定积分定义求极限其中极限与分点x i 的取法及x i 的取法无关.当函数f (x )在[a , b ]上连续时, 有可用于求某些通项为和式数列的极限,根据积分合式确定被积函数和积分区间→==∑⎰01()d lim ()n b i i a i f x x f x λx ()→∞=--+=∑⎰1lim ()d .n b n a i b a b a f a i f x x n n12lim 1cos 1cos 1cos n n n n n n πππ→+∞++++++11011211cos 1cos 1cos 1cos 1lim 1cos 1cos(n i n n i n i n n nn n n i x dx n nππππππ=→∞=++++++=++=+∑∑⎰()→∞=--+=∑⎰1lim ()d .n b n a i b a b a f a i f x x n n求极限).21(lim 22222nn n n n n n n ++++++∞→ 原式n n 1lim ∞→=∑=+n i ni 12)(11x x d 11102⎰+=4π=()→∞=--+=∑⎰1lim ()d .n b n a i b a b a f a i f x x n n将数列适当放大和缩小,以简化成积分和:11sin k n n k k n π=<<+∑已知11012lim sin sin d ,n n k k x x n n πππ→∞=⋅==∑⎰利用夹逼准则可知2.I π=∑=⋅+n k nn k n n 11sin 1π∑=⋅nk n n k 11sin π11lim =+∞→n n n 求()→∞=--+=∑⎰1lim ()d .n b n a i b a b a f a i f x x n n关于定积分重要性质保号性:()0,f x ≥则有()d 0.ba f x x ≥⎰若f (x )在[a ,b ]上连续, ()0,f x ≥且()0,[,]f x x a b ≡∈/则()d 0.b a f x x >⎰若f (x )在[a , b ]上连续, ≥()0,f x =⎰()d 0,b a f x x 且则()0.f x ≡积分中值定理:若f (x )在[a , b ]上连续, 则至少存在一点(,),a b x ∈使得()d ()().ba f x xb a f x =-⎰第一积分中值定理:若函数f (x ), g (x )在[a , b ]上连续, g (x )在[a , b ]上不变号,则在(a , b )内至少存在一点x , 使=⎰⎰()()d ()()d .b b a af xg x x f g x x x 估值定理:若f (x )在[a , b ]上连续,≤≤(),m f x M -≤≤-⎰()()d ()b am b a f x x M b a令,)(x e x f x-=]0,2[-∈x ,0)(>x f ,0)(02>-∴⎰-dx x e x dx e x ⎰-∴02,02dx x ⎰->于是dx e x ⎰-20.20dx x ⎰-<比较积分值dx e x ⎰-20和dx x ⎰-20的大小.比较定积分大小(积分区间相同,比较函数大小)比较定积分大小(积分区间不同)2222202220cos cos x x x x e dx e dx e xdx e xdx ππππππ---->>⎰⎰⎰⎰22222()2()200cos cos ()cos x u x u x e xdx e u dx e xdx ππππππππ--+-+=-=+=⎰⎰⎰设函数f (x )在[0, 1]上连续, 且单调减少, 试证对任意(0,1),a ∈有≥⎰⎰100()d ()d .a f x x a f x x 证明1:-⎰⎰100()d ()d a f x x a f x x =-⎰⎰00()d ()d a a f x x a f x x -⎰1()d aa f x x=-⎰0(1)()d a a f x x -⎰1()d aa f x x (0,),a α∈(1)()a af α=-(1)()a af β--(,1)a β∈()(1)()()a a f f αβ=--0.≥1100011000()()()01,01()()()()()aa f x dx x at a f at dt a f ax dx a x ax x f ax f x a f x dx a f ax dx f x dx ⇒=⇒=<<<<⇒<⇒≥≤=⎰⎰⎰⎰⎰⎰证明2:12222200sin cos d d .11x x x x x x ππ<++⎰⎰-+⎰220cos sin d 1x x x x π-=+⎰420cos sin d 1x x x x π-++⎰224cos sin d 1x x x x ππ=-+-++⎰⎰42220411(cos sin )d (cos sin )d 11x x x x x x πππx η0=--≥++2211(21)()011x η,sin 31)(3xx f +=],,0[π∈∀x ,1sin 03≤≤x ,31sin 31413≤+≤x ,31sin 31410030dx dx xdx ⎰⎰⎰πππ≤+≤.3sin 31403π≤+≤π∴⎰πdx x 估计积分dx x ⎰π+03sin 31的值. 估计积分值大小证明证:令则令得故变限积分求导2(1)2()sin ,(2)x x x f t dt t f π+==⎰22((1))(23)2(2)cos f x x x x f x xππ++-=15(2)2(2)(2)3x f f f ππ=⇒-=-⇒=-()''()(())(())()(())()g x h x d f t dt f g x g x f h x h x dx =-⎰sin '0()(sin )(),()xF x x t f t dt F x =-⎰求sin 'sin sin 00sin 0()(sin ()())(sin ())()cos ()x x x xd F x xf t tf t dt dx d d x f t tf t dt dx dx x f t dt=-=-=⎰⎰⎰⎰20cos()x d x t dt dx -=⎰2211211x x d x dt dx x t x x -+=++++⎰1x t u+=解:提示:2解:先求定积分,再求导4030sin lim xdt t x x ⎰→求极限00解:此极限为型414sin lim 330==→x x x 原式变限积分函数极限(洛必达,积分中值,等价无穷小)200cos lim x x t dt x →⎰0|sin |limx x t dt x →+∞⎰(1)00|sin ||sin |sin 2,(1)k kt dt t dt tdt x n n x n ππππππ+===∀∃≤<+⎰⎰⎰(1)000(1)0000|sin ||sin |sin |sin |2,sin 2(1)|sin |22(1)(1)|sin |2lim n x n n n x x x t dt t dt tdt t dt n tdt n t dt n n n x n t dt x πππππππ++→+∞≤<==++≤<+=⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰周期性.lim 222dx e x n n x n ⎰+-∞→计算)2(lim lim 22222n n e dx e x n n x n -+=-∞→+-∞→⎰x x x 22lim 2x x x e ∞→=.0=定积分表示变量的极限.01lim 10=+⎰∞→dx x x nn 证明,10n nx xx ≤+≤ dx x dx x x n n ⎰⎰≤+≤∴101010,11+=n ,011lim =+∞→n n 且.01lim 10=+⎰∞→dx x x nn 由夹逼准则可知注意:x x +=+∞→∞→⎰1lim 1lim 10nn n n dx x x (01)x ≤≤.0=错误,可用第一积分中值定理=⎰⎰()()d ()()d .bba a f x g x x f g x x x分段求定积分(含有max,min,取整符号,绝对值,被积函数含参变量)10()|()|F x t t x dt =-⎰101010()()3211()()23x x F x t t x dt x x F x t t x dt ≤⇒=-=-≥⇒=--=-⎰⎰10201()()()11323x x x F x t t x dt t t x dt x x <<⇒=--+-=-+⎰⎰=+⎰21()()1()()设连续,,求f x f x x f x dx f x 求解含定积分符号的函数方程212211()()1()(1)3122()12a f x dx f x ax f x dx ax dx a a a f x x=⇒=+⇒=+⇒=+⇒=-⇒=-⎰⎰⎰令已知函数f (x )满足方程=-⎰120()3()d ,f x x f x x 试求f (x ).解令=⎰120()d ,f x x a 则()f x =-3.x a ⎰120()d f x x a =()=-⎰1203d x a x ()=+-⎰122096d x a ax x =-+233,a a ⇒-+=2430,a a 3a ⇒=或=1,a 故=-()33f x x 或=-()31f x x定积分等式与定积分不等式证明(1) 变上限积分;(2) 积分中值定理;(3) 微分中值定理;(4) 常用不等式(柯西-施瓦茨不等式);(5) 利用Taylor公式;(6) 利用闭区间上连续函数性质.1证明恒等式证:令则因此,)0()(2π<<=x C x f 又4π=故所证等式成立.试证使分析:要证即⎰xaxxg d)(⎰-x a xxf d)(故作辅助函数至少存在一点证明: 令⎰⎰⎰⎰-=ba x ab a x a x x g x x f x x f x x g x F d )(d )(d )(d )()(在上连续,在至少使即0d )()(d )()(=-⎰⎰b a ba x x g f x x f g x x 因在上连续且不为0 ,从而不变号,因此故所证等式成立.故由罗尔定理知,存在一点7设解法1:设且试证:t t f x F x a d )()(⎰=⎰x a t f t )(d 则=')(x F )(2a x --⎰⎢⎣⎡=x a )(t f )(t f t d 2⎥⎦⎤-t t f x f t f x f x a d )()()]()([2⎰-=故F (x ) 单调不减,即②成立.②⎰x a t t f d )(⎰x at f t )(d 2)(a x --8设函数f (x )在[0, 1]上是非负、单调减的连续函数,且0 < a < b < 1, 求证≥⎰⎰0()d ()d .a b a a f x x f x x b ⎰0()d af x x ⎰()d ba f x x 1()f a x =2()()fb a x =-1(0,)a x ∈2(,)ab x ∈(),f a a ≥()()f a b a ≤-(),bf a ≤⎰0()d af x x ()f a a ≥≥⎰()d .ba a f x xb 证明由积分中值定理, 得设f 在[0, π]上连续, 在(0, π)内内可导, 且==⎰⎰00()cos d ()sin d 0,f x x x f x x x ππ证明: 存在(0,),x π∈使得()0.f x '=证明因为在(0, π)内, sin x 0,>又=⎰0()sin d 0,f x x x π故f (x )在(0, π)内必有零点α .若在(0, π)内, f (x )恒正, 则>⎰0()sin d 0;f x x x π若在(0, π)内, f (x )恒负, 则<⎰0()sin d 0;f x x x π零点不唯一:若(0,)απ∈是f (x )的唯一零点, 则,(0,),x x απ≠∈f (x )在x = α的两侧异号. 于是sin()()x f x α-必恒正或恒负,从而-≠⎰0sin()()d 0.x f x x πα39-≠⎰0sin()()d 0.x f x x πα-⎰0sin()()d x f x x πα0()(sin cos f x x πα=⎰-cos sin )d x xα=⎰0cos ()sin d f x x x πα-⎰0sin ()cos d f x x x πα0=与上式矛盾.故f (x )在(0, π)内零点不惟一,Rolle 定理:在(0,),x π∈使得()0.f x '='11,[]()[](){(1)(2)...([])}aa x f x dx a f a f f f a >=-+++⎰证明:1'201[0,1],()()0,()()3x f x f x f x dx f ∈<≤⎰二阶可导,证明:222()[,]()cos ()sin [()]b b b a a a f x a b f x kxdx f x kxdx f x dx ∀+≤⎰⎰⎰在连续且非负,证明:k,满足:[][]sin 2'0()(),()xF x f tx dt F x =⎰222sin 2011()()x x u tx dt du xF x f u du x =⇒==⎰提示:考虑X=0?).2212(lim 12121n n n n n n n n n ++++++∞→()''()(())(())()(())()g x h x d f t dt f g x g x f h x h x dx =-⎰=-⎰()d ()().b af x x b a f x =⎰⎰()()d ()()d .bb aa f x g x x f g x x x 222[()()]()()b b b a a a f x g x dx f x dx g x dx ≤⎰⎰⎰变限积分求导公式:积分中值定理:第一积分中值定理:柯西施瓦茨积分不等式:<<a b x。

(整理)第三章一元函数的积分学

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第三章 一元函数的积分学§1 不定积分【考试要求】1.理解原函数与不定积分的概念,掌握不定积分的基本性质和基本积分公式.2.掌握不定积分的换元积分法和分部积分法.3.会求有理函数、三角函数有理式的积分和简单无理函数的积分.一、基本概念1.原函数与不定积分定义若()()F x f x '=,(,)x a b ∈,则称()F x 是()f x 在(,)a b 内的一个原函数.(一般地,“在区间(,)a b 内”几个字常省略).若()F x 是()f x 的一个原函数,则()F x C +也是()f x 的原函数(其中C 为任意常数),()f x 的全体原函数称为()f x 的不定积分,记作()d f x x ⎰.若()F x 是()f x 的一个原函数,则()d ()f x x F x C =+⎰.2.不定积分与原函数的关系(1)不定积分与原函数是两个不同的概念,前者是个集合,后者是该集合中的一个元素,因此()d ()f x x F x ≠⎰.(2)设()F x ,()G x 是()f x 的任意两个原函数,则()()F x G x C =+((,)x a b ∈).(3)原函数的几何意义:称()y F x C =+为()f x 的积分曲线,其上横坐标为x 处的切线互相平行.3.原函数存在定理设()f x 在(,)a b 内连续,则在(,)a b 内必有原函数.4.不定积分的基本性质(1)()d ()d kf x x k f x x =⎰⎰ (k 为常数);(2)[()()]d ()d ()d f x g x x f x x g x x ±=±⎰⎰⎰;(3)求导与求不定积分互为逆运算① (()d )()f x x f x '=⎰ ,d ()d ()d f x x f x x =⎰;② ()d ()f x x f x C '=+⎰,d ()()f x f x C =+⎰;5.基本积分公式(熟练掌握)(1)d k x kx C =+⎰;(2)11d 1x x x C μμμ+=++⎰; (3)1d ln ||x x C x=+⎰; (4)d ln x x a a x C a=+⎰; (5)e d e x x x C =+⎰;(6)sin d cos x x x C =-+⎰;(7) cos d sin x x x C =+⎰;(8) 2sec d tan x x x C =+⎰;(9)2csc d cot x x x C =-+⎰;;(10)sec tan d sec x x x x C ⋅=+⎰;(11)csc cot d csc x x x x C ⋅=-+⎰;(12)d arcsin xx C =+⎰;(13)2d arc ta n 1x x C x=++⎰; (14)tan d ln |cos |x x x C =-+⎰;(15)cot d ln |sin |x x x C =+⎰;(16)d arcsin xx C a =+⎰; (17)22d 1arctan x x C a x a a=++⎰; (18)sec d ln |sec tan |x x x x C =++⎰;(19)csc d ln |csc cot |x x x x C =-+⎰;(20)22d 1ln 2x a x C a x a a x +=+--⎰;(21)d ln x x C =++⎰; (22)21arcsin 22a x x C a =++⎰. 6.初等函数的原函数初等函数在其定义区间内必有原函数,但它的原函数不一定是初等函数.不能用初等函数来表示(积不出来)的不定积分如下:2e d x x ⎰, 2e d x x -⎰, sin d x x x ⎰, cos d x x x⎰, 2sin d x x ⎰, 2cos d x x ⎰, d ln x x ⎰,e d x x x⎰,e ln d x x x ⎰,ln |sin |d x x ⎰等.二、不定积分的积分法1.公式法 将被积函数变形,直接利用公式.2.换元法 引入新的变量,再积分.第一类换元法(凑微分法)设()f u 的原函数为()F u ,()u x ϕ=有连续的导数,则[()]()d f x x x ϕϕ'⋅⎰ [()]d ()f x x ϕϕ=⎰()u x ϕ=()()d [()][()]u x f u u F u C F x C ϕϕ==+=+⎰凑微分 换元 积分 变量还原常见的凑微分公式(1)1()d ()d()f ax b x f ax b ax b a+=++⎰⎰,0a ≠;(2)11()d ()d()n n n n f x x x f x x n -=⎰⎰; (3)(e )e d (e )d(e )x x x x f x f =⎰⎰;(4)d 1(ln )(ln )d(ln )x f x f x x x n =⎰⎰;(5)21111()d ()d()f x f x x x x=-⎰⎰; (6)12f x f =⎰⎰; (7)(sin )cos d (sin )d(sin )f x x x f x x =⎰⎰;(8)(cos )sin d (cos )d(cos )f x x x f x x =-⎰⎰;(9)2(tan )sec d (tan )d(tan )f x x x f x x =⎰⎰;(10)2(cot )csc d (cot )d(cot )f x x x f x x =-⎰⎰;(11)21(arctan )d (arc tan )d(arc tan )1f x x f x x x ⋅=+⎰⎰; (12)1(arcsin )d (arcsin )d(arcsin )f x x f x x ⋅=⎰⎰; (13)d xf x f ⋅=⎰⎰;(14)()d ()d ln |()|()()f x f x x f x C f x f x '==+⎰⎰. 第二类换元法设()x t ϕ=单调,有连续的导数,且()0t ϕ'≠,如果[()]()d ()f t t t F t C ϕϕ'=+⎰,则()d f x x =⎰ ()x x ϕ=[()]()d f t t t ϕϕ'⎰1()[()]t x F t C ϕ-==+1[()]F x C ϕ-=+.换元 积分 变量还原3.分部积分法 设()u u x =,()v v x =具有连续的导数,则d d uv x uv u v x ''=-⎰⎰ 或 d d u v uv v u=-⎰⎰称为分部积分公式.4.特殊函数类的积分有理函数:先化为多项式与简单分式,再逐项积分.三角函数有理式:令tan 2x u =,化为有理函数的积分.简单无理函数:引入代换去掉根号,化为有理函数的积分.常用的分项公式如下:(1)111(1)1x x x x=-++; (2)111(1)1x x x x=+--; (3)2211(1)1x x x x x=-++; (4)22211111(1)(1)(1)1(1)x x x x x x x x x =-=--+++++; (5)2222111(1)1x x x x=-++. 常用的三角公式如下:(1)21cos 2cos 2x x +=;(2)21cos 2sin 2x x -=;(3)21sin (sin cos )22x x x ±=±三、典型例题题型1 直接积分法 (即将被积函数分解为几个简单函数的代数和再分项积分)例1 求下列不定积分(1) 231d 5x xx x ++⎰; (2)10d (2)x x x +⎰;(3) 42d x x x +⎰; 解 原式2222d 111d arctan (1)1x x x C x x xx x ⎡⎤==-=--+⎢⎥++⎣⎦⎰⎰.(4)2222+sin sec d 1x x x x x ⋅+⎰; 解 原式精品文档()()2222221+sin 11sec d sec d d 11xx x x x x xx x +-=⋅=-++⎰⎰⎰tan arctan x x C =-+.题型2 换元积分法(第一类和第二类)例1 求下列不定积分(1)2sin cos d 1sin x xx x ⋅+⎰; (2)d x⎰解原式ln dln d u x x u ========⎰⎰⎰11d()2arcsin arc 12u u C --==+=⎰ .(3)3xx ⎰;解原式23221122u x x x x x u========⎰⎰⎰32111(1(1)d(1)222u u u u =+-=++-⎰⎰⎰535222212211[(1)(1)](1)(125353u u C x =+-++=+-+ . (4)sin 222esin d exxxx ⋅⎰; 解 原式sin 222sin 22sin11esin d e d(sin 22)e44x xx x x x x x --=⋅=--=-⎰⎰(5)1d (1e )xxx x x ++⎰; (6)ln(tan )d sin cos x x x x ⋅⎰.例2 求x ⎰.解:原式2[ln()3x x =+=+⎰例3 求 342e ed e 2e 1x xx xx +-+⎰. 解:原式2222e (e e )d(e e )1d e (e e )(e e )e ex x x x x x x x x x x x x C -----+-===-+---⎰⎰ 例4 求 241d 1x x x ++⎰.解:原式22221111d()1d arctan 11()2x x x x x C x x x x+--===++-+⎰⎰例5 求下列不定积分(1)xx ⎰;(2)3d x x ⎰; 解 令π323sec ,0,d sec tan d 22x t t x t t t ⎛⎫=<<=⋅ ⎪⎝⎭ ,原式23233tan 34tan 4sec tan d d sin 23sec 33sec 2t t t t t t t t =⋅⋅==⎛⎫ ⎪⎝⎭⎰⎰⎰241231sin 2arccos 324322t t C x x ⎛⎫=-+=- ⎪⎝⎭.(3)d x ⎰.解 令2tan ,d sec d x t x t t ==,原式2222sec d cos d dsin arcta (2tan 1)sec 1sin 1sin t t t t tt t t t ====+++⎰⎰⎰arctanx C =+.注 1ο,令s i n x a t = 或 cos x a t =;2ο,令sec x a t = 或 csc x a t =或 ch x a t =;3ο,令tan x a t = 或 cot x a t =或 sh x a t =;4ο三角代换变量还原时利用辅助三角形. 例6 求下列不定积分(1)d x⎰;解 原式()d31d13xx-==⎰⎰1ln|31|3x C=-++.(2)21d446xx x-+⎰.解原式()()2111212d21arctan221xx C x-=-=⋅+ -+⎰.(注对二次三项式2ax bx c++或其平方根,配方后使用公式).例7求下列不定积分(1)d x⎰(2)21lnd(ln)xxx x--⎰.(注1xt=称为倒代换,当分母的次数高于分子的次数时,可考虑用此代换).例8 求e (1e )d x xx +⎰(注 可考虑指数代换e xu =或e sin xt =).例9 求d x x⎰,(令:t =)解令t =,22tan 1tan d 2tan sec d .t x t x t t t =⇒=+⇒=⋅原式(2222arctan 2sec tan d 2tan d 2sec 1tan t t t t t t t t t t t ⋅=⋅⋅=⋅=⋅+⎰⎰⎰()222sec 1d 2d(tan )2tan tt t t t t t t t =⋅-=-=⋅-⎰⎰⎰22tan 2ln |cos |t t t t C =⋅+-+212ln ||arctan x=⋅+-+22ln ||arctanx =⋅--+.题型3 分部积分法关键:正确地选择u 和v ,选择u ,v 的原则:1οv 好求; 2οd v u ⎰要比d u v ⎰简单.例1 求下列不定积分(1)2(22)e d xx x x +-⎰; (2)2(1)ln d xx x +⎰;(3)e cos d xx x x ⎰; (4)sin ln d x x ⎰ 解 原式1sinln dsinln sinln cosln d x x x x x x x x xx=-=-⋅⋅⎰⎰sinln cosln d sinln cox x x x x x x ⎡=-=-⋅⎣⎰()()1sinln cosln sinln d x x x x x xx=-+-⎰()sinln cosln sinln d x x x x x =--⎰所以 原式()sinln cosln 2xx x C =-+.(5)22arctan d (1)xx x x +⎰; 解 原式22arctan arctan 1d d arctan d(-)arctan d 1x x x x x x x x x =-=-+⎰⎰⎰⎰()221111arctan d arctan 12x x x x x x =-+⋅-+⎰()()22221111arctan d arctan 221x x x x x x =-+-+⎰ 22211111arctan d 212x x x x x ⎛⎫=-+-- ⎪+⎝⎭⎰()()22111arctan ln ln 122x x x x =-+-+-()22111arctan ln arctan 212x x x x x =-+-+.(6)ln(x x x +⎰.解原式ln(x x x =+⋅⎰dln(x =⋅+-⋅⎰ln(d x x =⋅+-=⎰.例2 求 22sin d (cos sin )xx x x x -⎰. 解 原式2sin sin sin 1d d (cos sin )cos sin x x x x x x x x x x x x x ⎛⎫=⋅= ⎪--⎝⎭⎰⎰sin 11cos sin cos sin x x x x x x x x ⎛⎫=⋅-⋅ ⎪--⎝⎭⎰2sin 11s d cos sin (cos x x x x x x x x x ⎛⎫=⋅-=⎪-⎝⎭⎰.例3 求ed xx x ⎰.(先换元,后分部积分) 解: 原式222222d d 12ln(1)d 2[ln(1)2d ]1tt x t t ttt t t t t =++=+-+⎰⎰24arctan C =-++.题型4 分项--分部积分法(将积分分成两项(或多项)的积分和,然后利用分部积分抵消不可积部分)例1 求 2ln 1d ln x x x-⎰; 例2求 22e (tan 1)d x x x +⎰. 题型5 有理函数积分例1 求25d 613x x x x +-+⎰; 例2 求221d (1)x x x +⎰.题型6 三角有理函数积分例1 求 d sin 22sin xx x+⎰ 例2 求d 1sin cos xx x --⎰题型7 简单无理函数积分例1求d x⎰; 例2 求d x⎰.例3求d x⎰(0,0)a b x <<>.解:原式2=⎰2arcsin C =+;题型8 分段函数的积分例1 求|1|ed x x -⎰.例2 求2()max(1,)x x ϕ=的一个原函数()F x ,且(0)1F =.题型9 含有抽象函数的不定积分例1设()d arcsin xf x x x C =+⎰,求1d ()x f x ⎰.例2设()f x 为非负连续函数,当0x ≥时,有20()()d e 1xxf x f x t t ⋅-=-⎰,求()d f x x ⎰. 解 方程化为20()()d ()()d =e 1xxxf x f x t t f x f x t t ⋅-=--⎰⎰,()d ()d u x txxf x t t f u u =--====⎰⎰,代入原方程得()20()d e 1xxf x f u u ⋅=-⎰,令()()()()()20()d exxF x f u u F x f x F x F x ''=⇒=⇒⋅=⎰,两边积分()()()2d e 1d xF x F x x x '⋅=-⎰⎰,得()2211e 22xF x x C =-+, 又()()22100,e 212xF C F x x =⇒=-∴=--,()()(F x F x ∴=≥.()()d f x x F x C =+=⎰.例3设(,)f x y 可微,且(,)ff x y x∂=-∂,e cos xf y y-∂=∂,(0,0)0f =,求(,)d f x x x ⎰. 例4设()f x 在[0,)+∞上可导,(0)1f =,且满足01()()()d 01xf x f x f t t x '-+=+⎰,求[()()]e d xf x f x x -'''-⎰.四、不定积分常用的计算技巧总结(考生自看)1.加减常数法例1 求 cos d 1cos xx x-⎰. 解:原式2cos 111()d (1)d 1cos 1cos 2sin (/2)x x x x x x x -=+=-+=----⎰⎰.2.加减函数法例2 求 21d 1exx +⎰. 解:原式2222221e e e 1d (1)d ln(1e )1e 1e 2x x xx x xx x x C +-==-=-++++⎰⎰.例3 求 d (1)nxx x +⎰. 解:原式1111d d d ln ||ln |1(1)1nnn n n nx x x x x x x x x x x x n -+-==-=-+++⎰⎰⎰.3.乘除函数法例4 求 d e ex x x-+⎰.解:原式22e d de arctane 1(e )1(e )x xxx x x C ===+++⎰⎰. 4.分母整体化法例5 求 2100d (1)xx x +⎰. 解:原式2219899100100100(1)(1)d d (2)d u xu u u u u u u uu u=+-----=====-+⎰⎰⎰9798991212979899u u u C ---=-+-+.例6 求 2sin d (sin cos )xx x x +⎰.解:原式π4222πsin()sin csin 114d d π2sin 2sin ()4u x u x u x x u u x =+-=====+⎰⎰⎰2d d(sin )()[l n |csc(4sin sin 4u u x u u =-=+⎰⎰.5.依分母分解法例7 求 3cos 4sin d cos 2sin x xx x x-+⎰. 解:因为cos x 与sin x 的导数互相转化,所以 可设3cos 4sin (cos 2sin )(cos 2s x x A x x B x -=+++(2)cos (2)sin A B x A B x =++- 故得:231,224A B A B A B +=⎧⇒=-=⎨-=-⎩. 原式cos 2sin (cos 2sin )d 2d cos 2sin cos 2sin x x x x x x x x x x '++=-+=-++⎰⎰.6.还原法例8 求 11(1)ed x xx x x++-⎰.解:11121ed (1)ed ed d(ex x x x xxx x x x x x+++=+-=+⎰⎰⎰⎰1111ed eed ex x x x xxxxx x x x C ++++=+-=+⎰⎰.7.待定函数法 例9 (上例)解:因为被积函数是一个函数与1ex x+的乘积,它的一个原函数必定也是某一个函数与1e x x+的乘积.令 111(1)ed ()ex x xxx x F x C x +++-=+⎰,其中()F x 为待定函数, 两边求导数11211(1)e[()()(1)]ex x xxx F x F x xx++'+-=+-,22111(1)()()(1)()x F x F x F x x x'∴+-=+-⇒=, 故 原式1ex xx C +=+.8.相关积分法例10 求 221e sin d x I x x =⎰,221e cos d xI x x =⎰.解:221222211e d e ,21e cos2d e (cos2sin 2),4xx x x I I x C I I x x x x C ⎧+==+⎪⎪⎨⎪-==++⎪⎩⎰⎰ 1I ∴=22111e e (cos2sin 2)224x x x x C⎡⎤-++⎢⎥⎣⎦2211e e (cos2sin 2)48x xx x C =-++; 2I =22111e e (cos2sin 2)224x x x x C⎡⎤+++⎢⎥⎣⎦2211e e (cos2sin 2)48x xx x C =+++.五、练习题31-1.若()f x 的导函数是e cos xx -+,则()f x 的一个原函数为( ).(A) e cos xx -- (B) esin x x --+ (C)ecos xx --- (D) esin xx -+2.若()f x '为连续函数,则(2)d f x x '=⎰( ).(A) (2)f x C + (B) ()f x C + (C)1(2)2f x C + (D) 2(2)f x C + 3.若()f x 是以l 为周期的连续函数,则其原函数( ).(A) 是以l 为周期的连续函数 (B)是周期函数,但周期不是l(C) 不是周期函数 (D)不一定是周期函数4.设cos x x 是()f x 的一个原函数,求()d xf x x '⎰. 5.2222221sin cos d d sin cos sin cos x x x x x x x x +=⋅⋅⎰⎰. 6. 22e 1e (1)d (e )d sin sin xxxx x x x--=-⎰⎰.7.11e ed d 1e 1e xxx xx x +-=++⎰⎰. 8.45422sincos d sin (1sin )dsin x x x x x x =⋅-⎰⎰.9.1515sin cos d (sin cos )d(sin cos )(sin cos )x xx x x x x x x +=---⎰⎰.10.21111d d d(1)111n n n nnn n n x x x x x x x x x x --⋅+-==++++⎰⎰⎰. 11.cos sin d(sin cos )d cos sin cos sin x x x x x x x x x-+=++⎰⎰.12.321()arctan d arctan d()33x x x x x x x ++=⎰⎰. 13.2d x x⎰. 14.d 1d(3)3xx =⎰⎰ 15.22222d 2ln 2d d 2d 1d 12(14)2(12)ln 2(1)ln 2xxxu x x x x u x x x u u u =========+++⎰⎰⎰.16.22sin d x x x ⎰.17.arcsin 2arcsin x =-⎰⎰.18.2arctan tan 3d sec d 22ed sin d (1)xx ttx t tx x e t t x ==+====⎰⎰. 19.241d 1x x x -+⎰. 20.421d (1)x x x +⎰21. 1183848282821d d d (1)(1)4(1)x x x x x x x x x x ⋅==+++⎰⎰⎰42221d 4(1)x tt t t =+===⎰2tan 24d sec d 1tan sec d 4sec t u t u u u u u u ======⎰.22. 112d d x x x x +-+=⎰⎰22112d[(1)3]2x =-++⎰⎰.23. 2d d d x xx x x =+⎰⎰⎰.24.313(1)4d d x x x x +-+=⎰⎰.25.d 4sin 3cos 5x x x ++⎰(可令tan 2xt =);26. 3sin 2cos d 2sin 3cos x x x x x ++⎰(可令tan 2xt =或依分母分解法);27.设(cos )sin f x x '=(0)x π<<,求()f x . 28.设()F x 是()f x 的一个原函数,且当0x ≥时,有2e()()2(1)xx f x F x x ⋅=+,又(0)1F =, ()0F x >, 求()f x .29.()d ()f x x F x C =+⎰,且当0x ≥时,有2()()sin 2f x F x x ⋅=,又(0)1F =,()0F x ≥,求()f x .30.求2[ln ()ln ()][()()()]d f x f x f x f x f x x ''''++⎰.31.设ln(1)(ln )x f x x +=,计算()d f x x ⎰.32.2()(1)()d exxf x x f x x x '-+⎰. 33.1e (ln )d x x x x +⎰.3-1参考答案1.A2.C3.D 4.2cos sin xx C x--+. 5.tan cot x x C -+.6.e cot xx C ++. 7.ln(1e )xx C -++.8.579111sin sin sin 579x x x C -++9.455(sin cos )4x x C -+.10.1[(1)ln |1|]n nx x C n+-++.11.ln|cos sin|x x C++.12.32arctan36x x xx C+-+.13.arcsin x Cx--+14.1ln|3|3x C++. 15.11(arctan2)ln22xxC-++.16.321sin2cos2sin26448x x xx x x C --++.17.arcsin C-++.18arctan1e+xxC-.1ln C+. 20.311arctan 3x C x x-+++. 21. 44811arctan 881x x C x-⋅++. 22. 2ln |1|x C +-++.23. 1arcsin 22x x C --+. 244ln |1|x C +-++.25. 1tan 22C x -++. 26.125ln |2sin 3cos |1313x x x C -++.27. 1()arcsin 22x f x x C =++. 28.232e()2(1)xx f x x =+.29.2sin 2()xf x =.30.()()[ln ()()1]f x f x f x f x C ''-+. 31.e ln(1e )ln(1e )xxxx C --++-++.32.()ex f x C x +. 33.e ln xx C +.§2 定 积分【考试要求】 1.理解定积分的概念,掌握定积分的基本性质及定积分中值定理.2.掌握定积分的换元积分法和分部积分法.3.理解积分上限函数,会求它的导数,掌握牛顿 –莱布尼茨公式.4.了解反常(广义)积分的概念,会计算反常(广义)积分.一、基本概念 1.定积分定义设()f x 在[,]a b 上有定义且有界,做下述四步:(1)分割:用1n -个分点分割区间[,]a b011i ia x x x x -=<<<<;(2)作乘积:()i i f x ξ∆,其中1[,]i i i x x ξ-∈,1i i i x x x -∆=-;(3)求和:1()ni i i f x ξ=∆∑;(4)取极限:01lim ()ni i i f x λξ→=∆∑,其中1max ||i i nx λ≤≤=∆,如果上述极限存在,则称()f x 在[,]a b 上可积,并称上述极限为()f x 在[,]a b 上的定积分,记作1lim ()()d nbi i ai f x f x x λξ→=∆=∑⎰.注 ()d baf x x ⎰的值与对区间[,]a b 的分法无关,与i ξ的取法无关,与积分变量用什么字母表示无关;与[,]a b 有关,与()f x 有关, 即()d ()d bbaaf x x f t t =⎰⎰.2.定积分的存在性定理设()f x 在[,]a b 上连续,或在[,]a b 上有界且只有有限个第一类间断点,则()d ba f x x ⎰一定存在.3.几何意义定积分()d baf x x ⎰表示由曲线()y f x =,,x a x b ==及x 轴所围平面图形面积的代数和.4.定积分的运算性质:(1)()d ()d a abbf x x f x x =-⎰⎰. (4)[()()]d ()d ()d bb baaaf xg x x f x x g x x ±=±⎰⎰⎰.(2)()d 0aaf x x =⎰. (5)()d ()d b baakf x x k f x x =⎰⎰.(3)d bax b a =-⎰. (6)()d ()d ()d bc baacf x x f x x f x x =+⎰⎰⎰.5.定理定理1 (定积分的比较定理)若在[,]a b 上恒有()()f x g x ≤,则()d ()d bbaaf x xg x x ≤⎰⎰.推论1 若()f x 与()g x 在[,]a b 上连续,()()f x g x ≤,且至少有一点0[,]x a b ∈,使00()()f x g x <,则()d ()d bbaaf x xg x x<⎰⎰.推论2 若在[,]a b 上恒有()0f x ≥,则()d 0baf x x ≥⎰.推论3 ()d ()d bbaaf x x f x x ≤⎰⎰. 定理2(估值定理)若在[,]a b 上,()m f x M ≤≤,则()()d ()ba mba f x x Mb a -≤≤-⎰.定理3(积分中值定理)(1)若()f x 在[,]a b 上连续,则[,]a b ξ∃∈,使()d ()()baf x x f b a ξ=-⎰.(2)若()f x 在[,]a b 上连续,()g x 在[,]a b 上不变号,且在[,]a b 上可积,则[,]a b ξ∃∈,使()()d ()baf xg x x f ξ=⎰⎰.定理4(变上限积分函数及其导数) 设()f x 在[,]a b 上连续,()()d xa F x f t t =⎰称为变上限积分函数,则导数为d ()()d ()()d xt x aF x f t t f t f x x ='===⎰.推论1 设()()()d x aF x f t t ϕ=⎰,则()d ()()d [()]()d x aF x f t t f x x x ϕϕϕ''==⋅⎰.推论2 设21()()()()d x x F x f t t ϕϕ=⎰,则21()2211()d ()()d [()]()[()](d x x F x f t t f x x f x x x ϕϕϕϕϕϕ'''==⋅-⋅⎰.推论3 设()()()()d x aF x f t g x t ϕ=⎰,则()()()()d x a F x g x f t t ϕ'⎡⎤'=⎢⎥⎣⎦⎰()()()d ()[()](x ag x f t t g x f x ϕϕϕ''=+⎰.定理5(变上限积分函数与不定积分的关系) 设()f x 在[,]a b 上连续,则变上限积分函数()()d xaF x f t t =⎰是()f x 的一个原函数, 即()d ()d xaf x x f t t C =+⎰⎰.注:不定积分()d f x x ⎰只能作为运算符号,不能表示一个具体的原函数,特别当()f x 为一个抽象的函数时,无法用()d f x x ⎰来讨论它的某一原函数的性质;而()d xa f t t ⎰为某一确定的原函数,可以用它来讨论此原函数的性质.定理6(牛顿-莱布尼兹公式)设()f x 在[,]a b 上连续,()F x 是()f x 的一个原函数,则()d ()()()bb aaf x x F x F b F a ==-⎰. 6.定积分的计算方法(1) 换元法:设()f x 在[,]a b 上连续,()x t ϕ=在[,]αβ上有连续的导数,且当t 从α变到β时,()t ϕ从()a ϕα=单调地变到()b ϕβ=,则()d [baf x x f βαϕ=⎰⎰要点:换元要换限,变量不还原,不换元则不换限.(2)分部积分法:设()u x ,()v x 在[,]a b 上有连续的导数,则d d bbb aaauv x uv u v x ''=-⎰⎰或 d d b b b aaau v uv v u =-⎰⎰.注:求不定积分时适用的积分法,相应地也适用定积分的求法.7.广义积分的概念与计算 (1)无穷限的广义积分ο1 设()f x 在[,)a +∞上连续,则()d lim()d baab f x x f x x +∞→+∞=⎰⎰;ο2 设()f x 在(,]b -∞上连续,则()d lim()d b baa f x x f x x -∞→-∞=⎰⎰;ο3 设()f x 在(,)-∞+∞上连续,则()d lim()d lim ()d bbaaa b f x x f x x f x x +∞-∞→-∞→+∞=+⎰⎰⎰.仅当等式右边的两个极限都存在时,左边的无穷限广义积分收敛,否则发散.注意: ο3式中等式右边的两个极限若有一个不存在,则()d f x x +∞-∞⎰发散.(2)无界函数的广义积分(瑕积分) ο1 设()f x 在(,]a b 上连续,lim ()x af x +→=∞, 则()d lim ()d bbaa f x x f x x εε++→=⎰⎰,x a =称为瑕点.ο2 设()f x 在[,)a b 上连续,lim ()x bf x -→=∞, 则0()d lim ()d bb aaf x x f x x εε+-→=⎰⎰,x b =称为瑕点.ο3 设()f x 在[,]a b 上除点c 外均连续,lim ()x cf x →=∞,则()d ()d ()d bc baacf x x f x x f x x=+⎰⎰⎰12120lim ()d lim ()d c bac f x x f x x εεεε++-+→→=+⎰⎰.x c =称为瑕点.仅当等式右边的极限存在时,瑕积分收敛,否则发散.注意:ο3式中等式右边的两个极限若有一个不存在,则瑕积分()d ba f x x ⎰发散.二、重要结论(1)利用定积分定义求n 项和的极限 设()f x 连续,则ο1 1()d lim ()nban k b a b af x x f a k n n →∞=--=+⋅∑⎰.ο2 111()d lim ()nn k k f x x f n n →∞==⋅∑⎰.(2)奇、偶函数的积分ο1 设()f x 连续,若()f x 为偶函数,则()d xf t t ⎰为奇函数;若()f x 为奇函数,则对任意a ,()d xaf t t ⎰为偶函数.ο2 设()f x 在[,]a a -上连续,则()d [()()]d aaaf x x f x f a x-=+-⎰⎰(3)周期函数的积分设()f x 在(,)-∞+∞上连续,且以T 为周期,则ο1 202()d ()d ()d T a TTT af x x f x x f x x +-==⎰⎰⎰;ο2 0()d ()d nTT a f x x n f x x =⎰⎰;ο3 0()d ()d a nT Taf x x n f x x +=⎰⎰.即:周期函数在每个周期长度区间上的积分均相等,与起点无关.(4)常用结论ο1 ππ22(sin )d (cos )d f x x f x x =⎰⎰, 令π2x t =-;ο2 ππ00π(sin )d (sin )d 2xf x x f x x =⎰⎰, 令πx t =-;ο3 ππ2(sin )d 2(sin )d f x x f x x =⎰⎰,。

第三章一元函数积分学

第三章一元函数积分学


原式
a sect tan t a tan t
dt
sect d t
ln sec t tan t C1
ln
x a
x2 a2 a
C1
x2 a2
t
(C C1 ln a)
当x a 时, 令 x u , 则 u a , 于是
d u ln u u2 a2
u 2 a2 C1
3.2.1 换元积分法
一、第一类换元积分法(凑微分法)
有一些不定积分, 将积分变量进行一 定的变换后, 积分表达式由于引进中间变 量而变为新的形式, 而新的积分表达式和 新的积分变量可直接由基本积分公式求 出不定积分来.
例如
想到基本积分公式
若令u=4x, 把4x看成一个整体(新的积分变 量), 这个积分可利用基本积分公式算出来
除法呢?
不 对, 例 如 f(x) g(x) x
3.2 不定积分的计算
利用基本积分公式及不定积分的性质 直接计算不定积分, 有时很困难, 因此, 需要引进一些方法和技巧。下面介绍不 定积分的两大积分方法:
换元积分法与分部积分法
3.2 不定积分的计算 3.2.1 换元积分法 3.2.2 分部积分法 3.2.3* 有理函数积分简介 3.2.4* 积分表的使用
定义2: 若 F(x)是 f(x)的一个原函数,则 f(x)的所有原函数 F(x)+ C 称为f(x)的 不定积分(indefinite integral),记为
∫ f(x)dx = F(x) + C
其中∫ 称为积分号, x 称为积分变量 f(x)称为被积函数, C 称为积分常数 f(x)dx 称为被积表达式
2
2
x2 1 x2
dx
1 x2 arctan x 1

一元函数微积分学内容提要

一元函数微积分学内容提要

第四部分 一元函数微积分第11章 函数极限与连续[内容提要]一、函数:(138-141页)1、函数的定义:对应法则、定义域的确定、函数值计算、简单函数图形描绘。

2、函数分类:基本初等函数(幂函数、指数函数、对数函数、三角函数、反三角函数的统称);复合函数([()]y f x ϕ=);初等函数(由常数和基本初等函数构成的,且只能用一个式子表达的函数);分段函数;隐函数;幂指函数(()()g x y f x =);反函数。

3、函数的特性:奇偶性;单调性;周期性;有界性.二、极限:1、极限的概念:(141-142页)定义1:(数列极限)给定数列{}n x ,如果当n 无限增大时,其通项n x 无限趋向于某一个常数a ,即a x n -无限趋近于零,则称数列{}n x 以a 的极限,或称数列{}n x 收敛于a ,记为a x n n =∞→lim ,若{}n x 没有极限,则称数列{}n x 发散。

定义2:(0x x →时函数)(x f 的极限)设函数)(x f 在点0x 的某一去心邻域0(,)U x δo内有定义,当x 无限趋向于0x (0x x ≠)时,函数)(x f 的值无限趋向于A ,则称0x x →时, )(x f 以A 为极限,记作A x f x x =→)(lim 0。

左极限:设函数)(x f 在点0x 的左邻域00(,)x x δ-内有定义,当0x x <且无限趋向于0x 时,函数)(x f 的值无限趋向于常数A ,则称0x x →时,)(x f 的左极限为A ,记作00(0)lim ()x x f x f x A -→-==。

右极限:设函数)(x f 在点0x 的右邻域00(,)x x δ+内有定义,当0x x >且无限趋向于0x 时,函数)(x f 的值无限趋向于常数A ,则称0x x →时,)(x f 的右极限为A ,记作00(0)lim ()x x f x f x A +→+==。

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(2) ( )
(3)
(4)
其中 可令 , ,则 ,再利用分部积分法得到递推公式求解。
问题15:
按照自己喜好填写 的值,再按照上面方法求积分。
十五.考察三角有理式的积分
讲解:所谓三角有理式是指以 与 为变量的有理函数,即为 。此时总可以采用万能代换 使被积函数有理化,即
问题16:
求下列不定积分:
十六.利用定积分的几何意义求定积分的值
讲解:需要掌握把某些和项数列和积项数列求极限的问题转化为求解定积分的方法。关键是确定被积函数、积分区间及区间的分点。
常见的情形有:
问题5:

三.考察基本积分表
讲解:需要掌握基本初等函数的积分公式。
四.考察分项积分方法
讲解:利用不定积分(定积分)线性性质把复杂函数分解成几个简单函数的和,再求积分。
问题6:
2.若
则其可化成 ,令
显然此时 (否则被积函数无意义),令 ,则 可化成 ,此时令 ( )
问题10:
求下列不定积分:
十.常用变量替换二:幂函数替换(简单无理函数积分)
讲解:幂函数替换常用于被积函数中含有 , 的根式。
对于第一个可令 ,则 ;
对于第二个可令 ,则 ,再转化为有理函数积分。
如果被积函数中同时含有 , ,… ,其中 , , 是分数,则令 ,其中 是 , , 分母的最小公倍数。
(2) ( )
(3)
二十四.考察常用的定积分计算方法(复习类)
讲解:你需要复习知识点六到知识点二十(除了知识点九)。
问题25:
(1)
(2)
二十五.考察分段函数的积分(复习类)
讲解:你需要复习知识点八,知识点十一。
问题26:
设函数 在 内满足 ,且 ,求
二十六.考察广义积分(复习类)
讲解:你需要复习知识点二十一。
十四.考察有理函数的积分
讲解:有理函数可以分解成多项式和真分式之和。积分的关键是求真分式的积分。
设有真分式 。首先将 因式分解,若分解后含有因子 , …… , , …… ,
(要求 )(按照高等代数的知识,一定可以分解成不超过二次的因式)
则采用待定系数法将 分解为
此时只含有四类积分:( 为任意常数)
(1)
求下列不定积分:
五.考察定积分的分段积分方法
讲解:利用定积分的区间可加性把复杂的区间分解成几个简单区间的和,再求积分。
问题7:
计算以下定积分:
六.考察不定积分的分段积分方法
讲解:有时被积函数是用分段函数的形式表示的,这时应该采用分段积分法。
问题8:
设函数 ,求
七.考察不定积分的凑微分方法(第一换元法)
一元函数积分知识点完整版
牛顿—莱布尼兹定理为:
设 在 上连续, 是 在 上的一个原函数,则
问题3:
已知 ,求
一.考查奇偶函数和周期函数的积分性质
讲解:需要掌握对称区间上奇偶函数的定积分性质、周期函数的积分性质,学会用性质化简积分。
问题4:
设 在 上连续, ,则 _______。
二.利用定积分的定义求某些数列极限
讲解:凑微分方法的具体过程为如下:
设 ,且函数 可导,则

若 不好求,而 好求,则可以采用这种方法。
需要注意的是通常碰到的问题是求 ,其中 并未表达为 的形式,这时我们需要根据 的特点选择适合的 。
问题9:
求下列不定积分:
八.考察不定积分与定积分的第二换元法
讲解:需要掌握不定积分与定积分第二换元法的定理,掌握常见的变量替代。
讲解:若 是熟知的平面图形的面积,则可以直接使用几何意义求解定积分的值。
问题17:
求下列定积分:
十七.利用被积函数的分解与结合来求定积分的积分值
讲解:有时我们可以采用分项积分将被积函数进行分解,再对其中某几项采用第二换元法转换为另一种形式,再与其他项结合在一起求解积分。
问题18:
求下列定积分:
十八.考察反常积分
问题2Байду номын сангаас:
计算下列反常积分:
二十七.利用换元法证明积分等式(复习类)
讲解:你需要复习知识点十一到十五。(我们专业每年都至少会考察一个证明题)
问题28:
假定下列所涉及的反常积分均收敛,证明:
二十八.利用分部积分法证明积分等式(复习类)
讲解:反常积分我们专业考察较弱(不知道你们数学专业如何),重点考察无穷区间上反常积分的概念、瑕积分的概念、用定义判断反常积分的收敛性及计算积分值,需要掌握常见反常积分的收敛性判断、反常积分的运算法则。
问题19:
计算下列反常积分的值:
(1)
(2)
十九.考察与定积分概念有关的题目(复习类)
讲解:你需要复习知识点二。
讲解:需要掌握不定积分和定积分的分部积分法,并会用分部积分法推导递推公式
不定积分的分部积分法则为:
假定 与 均具有连续的导函数,则
(或写成 )
定积分的分部积分法则为:
若 与 在 上连续,则
(或写成 )
分部积分法的关键是恰当原则 和 ,选取的原则一般为: 容易积分, 比 容积计算。
问题14:
求 和 ( ……)
问题20:
设 为连续函数,且满足 ,求
二十.利用定积分的基本性质确定积分值的符合(复习类)
讲解:你需要复习知识点二、知识点四和知识点十六。
问题21:
函数 ,其中 ,则 ()
(A)为正数
(B)为负数
(C)为零
(D)不是常数
二十一.根据定积分的比较定理证明积分不等式(复习类)
讲解:你需要复习知识点二。
问题22:
和第一换元法相反,若 不好求,而 好求,则可以采用这种方法,关键是如何选择变量替换。这些我在后面介绍。
九.常用变量替换一:三角函数替换
讲解:三角函数替换法常用于被积函数中含有二次根式,一般的二次根式 可先采用配方法化成标准形式:
1.若
则其可化成 ,令
当 ,令 ,则 可化成 ,此时令 ( )
当 ,令 ,则 可化成 ,此时令 ( 且 )
证明下列不等式:
二十二.考察原函数的存在定理(复习类)
讲解:你需要复习知识点三。
问题23:
设 在 内有定义, ,又 在 内仅有 一个间断点,且为第一类间断点,讨论 在 内是否存在原函数?
二十三.考察常用的不定积分计算方法(复习类)
讲解:你需要复习知识点六到知识点十八(除了知识点八)。
问题24:
(1)
问题11:
求下列不定积分:
十一.常用变量替换三:指数函数替换
讲解:当被积函数含有 或 时,可考虑采用这种替换方法( , )
问题12:
求下列不定积分:
十二.常用变量替换四:倒替换
讲解:当被积函数的分母最高次数高于分子的最高次数时,有时可以考虑倒替换( )
问题13:
求下列定积分:
十三.考察不定积分和定积分的分部积分法
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