数学分析 不定积分概念与基本积分公式
积分的基本公式和法则
积分的基本公式和法则积分是微积分的一个重要概念，它在数学中具有广泛的应用。
本文将介绍积分的基本公式和法则，帮助读者更好地理解和应用积分。
一、基本公式在介绍积分的基本公式之前，我们先来了解一下积分的定义。
积分可以理解为曲线与坐标轴所围成的面积。
具体来说，对于函数f(x)在[a,b]区间上的积分，可以表示为∫(a到b)f(x)dx。
1. 不定积分不定积分是指对一个函数进行积分，但没有明确的积分上下限。
不定积分可以表示为∫f(x)dx，其中f(x)为被积函数，dx表示与x的无穷小增量。
不定积分具有以下基本公式：∫kdx = kx + C （k为常数，C为常数项）∫x^ndx = (x^(n+1))/(n+1) + C （n≠-1，C为常数项）∫e^xdx = e^x + C （C为常数项）其中，kx表示k乘以x，x^n表示x的n次方。
2. 定积分定积分是指对一个函数在一个闭区间上进行积分，可以表示为∫(a到b)f(x)dx。
定积分的结果是一个具体的数值。
定积分的计算方法有多种，其中最常用的是牛顿-莱布尼茨公式和换元积分法。
牛顿-莱布尼茨公式可以简化定积分的计算，其表达式为：∫(a到b)f(x)dx = F(b) - F(a)其中，F(x)为f(x)的一个原函数。
二、积分的法则积分的法则是指在进行积分运算时，可以根据一些规律和性质简化计算过程。
积分的法则包括线性法则、分部积分法、换元积分法等。
1. 线性法则线性法则是指对于两个函数相加或相减的积分，可以分别对每个函数进行积分，然后再相加或相减。
具体表达式为：∫(f(x) + g(x))dx = ∫f(x)dx + ∫g(x)dx∫(f(x) - g(x))dx = ∫f(x)dx - ∫g(x)dx2. 分部积分法分部积分法是一种将积分运算转化为乘法运算的方法。
其基本公式为：∫u(x)v'(x)dx = u(x)v(x) - ∫v(x)u'(x)dx这里的u(x)和v'(x)是原函数f(x)的两个因子，可以根据具体情况选择合适的函数进行求导和积分。
不定积分的15个基本公式
不定积分的15个基本公式不定积分是微积分中的一个重要概念，它是对一个函数的不定积分时求出它的原函数。
在计算不定积分时，有一些基本公式可以帮助我们简化计算。
下面是关于不定积分的15个基本公式：1. 常数公式：对于任意常数k，∫kdx = kx + C，其中C为任意常数。
2. 幂函数公式：对于任意常数n，∫x^n dx = (x^(n+1))/(n+1) + C，其中C为任意常数。
3. 倒数公式：∫1/x dx = ln|x| + C，其中C为任意常数。
4. 正弦函数公式：∫sin(x) dx = -cos(x) + C，其中C为任意常数。
5. 余弦函数公式：∫cos(x) dx = sin(x) + C，其中C为任意常数。
6. 正切函数公式：∫tan(x) dx = -ln|cos(x)| + C，其中C为任意常数。
7. 余切函数公式：∫cot(x) dx = ln|sin(x)| + C，其中C为任意常数。
8. 指数函数公式：∫e^x dx = e^x + C，其中C为任意常数。
9. 对数函数公式：∫ln(x) dx = xln(x) - x + C，其中C为任意常数。
10. 反正弦函数公式：∫arcsin(x) dx = xarcsin(x) + sqrt(1-x^2) + C，其中C为任意常数。
11. 反余弦函数公式：∫arccos(x) dx = xarccos(x) - sqrt(1-x^2) + C，其中C为任意常数。
12. 反正切函数公式：∫arctan(x) dx = xarctan(x) - ln|1+x^2| + C，其中C为任意常数。
13. 反余切函数公式：∫arccot(x) dx = xarccot(x) + ln|1+x^2| + C，其中C为任意常数。
14. 双曲正弦函数公式：∫sinh(x) dx = cosh(x) + C，其中C为任意常数。
15. 双曲余弦函数公式：∫cosh(x) dx = sinh(x) + C，其中C为任意常数。
不定积分的概念与基本积分公式
1 x2
dx
1 x
c
axdxl1naaxC
启示 根据求导公式得出积分公式
由于
x1
x
xdxx1 C.
1
(1)
结论 根据不定积分运算和微分运算是互逆的， 可以根据导数基本公式可得到对应的不 定积分基本公式.
整理课件
15
若 F(x)f(x)则 , f(x)dx F(x)c
导数公式
基本积分表
(kx)k
kdxkxc dxxc
( 1 x1)x
(2) f (x)的所有原函数表示为： F(x)c(cR)
(3)f(x)的所有原f(函 x)在 数 区 I称 上 间 为 的不,定积
记作 f (x)dx
即 ,若F(x)f(x)则 , f(x)dxF(x)c(cR)
整理课件
7
若F(x) f (x), 则 f(x)d xF(x)c(cR)
f(x)d xF (x)C
9
例.计算下列不定积分
(1)(2x5)dx
解 (1 ) x2 5 x2 x 5 ,
(2)(exsin x)d.x (2 ) ex co x sex six,n
(2x 5 )d xx2 5xC . (e x six )d n x e x cx o C s
1 1 x2
2dx
arc x s2x i n c
(arcxs)in 1 1x2
(arcxt)an11x2
dx arcxsiC n 1x2
1 1x2dxarcxt aCn
整理课件
18
基本积分公式 若 F(x)f(x)则 , f(x)dx F(x)c
kdxkxCdxxc
数学分析第八章不定积分
数 , 则 k1 f + k2 g 在 I 上也存在原函数 , 且
∫ ∫ ∫ [ k1 f ( x ) + k2 g( x) ] d x = k1 f ( x) d x + k2 g( x ) d x .
( 5)
证 这是因为
∫ ∫ ∫ ∫ k1 f ( x )d x + k 2 g( x) d x ′= k1 f ( x )d x ′+ k 2 g( x) d x ′
知函数 .提出这个逆问题 , 首先是因为它出现在许多实际问题之中
.例如 : 已知速
度求路程 ; 已知加速度求速度 ; 已知曲线 上每一 点处 的切线 斜率 ( 或斜率 所满 足
的某一规律 ) , 求曲线方程等等 .本章与 其后两 章 ( 定 积分与 定积 分的 应用 ) 构 成
一元函数积分学 .一 原函数与不定积分源自(2 , 5) .3 . 验证
y=
x
2
sgn
x
是
| x| 在
∫ v( t) = ad t = at + C .
若已知 v( t0 ) = v0 , 代入上式后确定积分常数 C = v0 - at0 , 于是就有
v( t ) = a( t - t0 ) + v 0 . 又因 s′( t) = v( t ) , 所以又有
∫ s( t) = [ a( t - t 0 ) + v 0] d t
2 (-
1 cos 2x
都是 )′=
sin 2 x 在 ( - ∞ , + ∞ ) 上的原函数 ( - 1 cos 2 x + 1)′= sin 2 x .
, 因为
2
2
如果这些简单的例子都可从基本求导公式反推而得的话
不定积分公式表
不定积分公式表一、基本积分公式。
1. 幂函数积分公式。
- ∫ x^ndx=(1)/(n + 1)x^n+1+C（n≠ - 1）- 例如：∫ x^2dx=(1)/(3)x^3+C，∫ x^5dx=(1)/(6)x^6+C。
2. 指数函数积分公式。
- ∫ a^xdx=frac{a^x}{ln a}+C（a>0,a≠1）- 特别地，当a = e时，∫ e^xdx=e^x+C。
3. 对数函数积分公式。
- ∫(1)/(x)dx=lnx+C4. 三角函数积分公式。
- ∫sin xdx=-cos x + C- ∫cos xdx=sin x + C- ∫sec^2xdx=tan x + C，因为(tan x)'=sec^2x- ∫csc^2xdx=-cot x + C，因为(cot x)' =-csc^2x- ∫sec xtan xdx=sec x + C，因为(sec x)'=sec xtan x- ∫csc xcot xdx=-csc x + C，因为(csc x)'=-csc xcot x5. 反三角函数积分公式。
- ∫(1)/(√(1 - x^2))dx=arcsin x + C=-arccos x + C_1- ∫(1)/(1+x^2)dx=arctan x + C=-text{arccot}x + C_1二、换元积分法相关公式（凑微分法）1. 常见凑微分形式。
- ∫ f(ax + b)dx=(1)/(a)∫ f(ax + b)d(ax + b)（a≠0）- 例如：∫sin(2x+1)dx=(1)/(2)∫sin(2x + 1)d(2x+1)=-(1)/(2)cos(2x + 1)+C。
- ∫ x^n - 1f(x^n)dx=(1)/(n)∫ f(x^n)d(x^n)- 例如：∫ x^2sin(x^3)dx=(1)/(3)∫sin(x^3)d(x^3)=-(1)/(3)cos(x^3)+C。
第一节不定积分概念与基本积分公式(数学分析)(数学分析)
∫ adx=ax+C, ∫
xα dx =
其 中 a是 常 数
∫ dx
= x +C
1 x α +1 + C . α +1
其 中 α 是 常 数 ， 且 α ≠ −1.
12
1 3、 ∫ dx = ln x + C. x 特别有: ∫ ex dx = ex + C.
1 x 4、 ∫ a dx = a + C, 其中a > 0, 且a ≠ 1. ln a
若 F ( x )已 知 ， f ( x )未 知 ， 由 F ( x ) → f ( x ), 则 称 （3）式 为 求 导 运 算 ， ' 称 f ( x )为 F ( x )的 导 数 。 若 f ( x )已 知 ， F ( x )未 知 ， 由 f ( x ) → F ( x ), 则 称 （3）式 为 积 分 运 算 ， 称 F ( x )为 ' f ( x )的 原 函 数 。
7
思考题： 1、 如果函数f ( x)的定义域是若干个分离的区间，那么它的原函数彼此之 间是否仅相差一个常数？ x2 , 可考虑函数 f ( x) = x, x ∈ (−∞, − 1) U (0, + ∞), 则 : F ( x) = 2 x2 , x ∈ (−∞, − 1) , 都是f ( x) = x 在 (−∞, − 1) U (0, + ∞)的原 G ( x) = 22 x + 1 , x ∈ (0, + ∞) 2 函数，它们之间的关系如何？ 2、 设F ( x)是连续函数f在R上的原函数，问： 1 ）、如果f ( x)是以T为周期的周期函数，那么F ( x)是否为周期函数？ 考虑： ( x) = cos x + 1. f 2)、 如果f ( x)是偶函数，那么F ( x)是否为奇函数？ 考虑： ( x) = cos x + 1. f
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。
常用的24个不定积分公式及证明
常用的24个不定积分公式及证明一、基本积分公式。
1. ∫ kdx = kx + C（k为常数）- 证明：根据求导公式(kx + C)'=k，所以∫ kdx = kx + C。
2. ∫ x^n dx=frac{x^n + 1}{n+1}+C(n≠ - 1)- 证明：对frac{x^n + 1}{n+1}+C求导，根据求导公式(x^m)'=mx^m - 1，可得(frac{x^n+1}{n + 1}+C)'=frac{(n + 1)x^n+1-1}{n+1}=x^n，所以∫ x^n dx=frac{x^n +1}{n+1}+C(n≠ - 1)。
3. ∫(1)/(x)dx=lnx+C- 证明：当x>0时，(ln x)'=(1)/(x)；当x < 0时，[ln(-x)]'=(1)/(-x)×(-1)=(1)/(x)。
所以∫(1)/(x)dx=lnx+C。
4. ∫ e^x dx=e^x+C- 证明：因为(e^x)' = e^x，所以∫ e^x dx=e^x+C。
5. ∫ a^x dx=(a^x)/(ln a)+C(a>0,a≠1)- 证明：设y = a^x，则ln y=xln a，y = e^xln a。
对y=(a^x)/(ln a)+C求导，((a^x)/(ln a)+C)'=(1)/(ln a)× a^xln a=a^x，所以∫ a^x dx=(a^x)/(ln a)+C(a>0,a≠1)。
6. ∫sin xdx=-cos x + C- 证明：因为(-cos x)'=sin x，所以∫sin xdx =-cos x+C。
7. ∫cos xdx=sin x + C- 证明：因为(sin x)'=cos x，所以∫cos xdx=sin x + C。
8. ∫(1)/(cos^2)xdx=tan x + C- 证明：因为(tan x)'=sec^2x=(1)/(cos^2)x，所以∫(1)/(cos^2)xdx=tan x + C。
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xdx x1 C . 1
( 1)
启示 能否根据求导公式得出积分公式？
结论 既然积分运算和微分运算是互逆的， 因此可以根据求导公式得出积分公式.
基 (1) kdx kx C (k是常数);
本
积
(2)
xdx x1 C ( 1); 1
分 表
(3)
dx x
说明：
ln x x 0,
C;
dx x
ln
x
C
,
x 0, [ln( x)] 1 ( x) 1 ,
x
x
dx x
ln(
x
)
C
,
dx x
ln
|
x
|
C
,
简写为
dx x
ln
x
C.
(4)
1
1 x
2
dx
arctan
x
C;
(11) csc x cot xdx csc x C;
(12) e xdx e x C;
(13)
a
xdx
ax ln a
C;
(14) sinh xdx cosh x C;
(15) cosh xdx sinh x C;
例 求积分 x2 xdx.
(5)
1 dx arcsin x C; 1 x2
(6) cos xdx sin x C;
(7) sin xdx cos x C;
(8)
dx cos2
x
sec2
xdx
tan
x
C;
(9)
dx sin 2
x
csc2
xdx
cot
x
C;
(10) sec x tan xdx sec x C;
y
因为 2xdx x 2 C ，
所以y = f(x) x2C。
yx2+2
因为所求曲线通过点(1, 3)，
故
31C，C2。
于是所求曲线方程为
yx22。
(1, 3) ．
yx2
2 1
2 1 O 1 2 x
1 2
四、 基本积分公式
实例
x1 x
2xdx x2 C
y
函数f(x)的积分曲线也 有无限多条。函数f(x)的不 定积分表示f(x)的一簇积分 曲线，而f(x)正是积分曲线 的斜率。
C1 -1 O 1
y=x2+C1 y=x2
y=x2+C2 y=x2+xC3
C2
C3
例 求过点(1, 3)，且其切线斜率为2x的曲线方程。 解：设所求的曲线方程为 yf(x)，则 y f (x) 2x， 即f(x)是2x 的一个原函数。
sin
2x)dx
1 ( 1 cos 4x 1 cos 2x) c
24
2
1 (cos4x cos2x) c 8
例5
(10x 10x )2 dx (102x 102x 2)dx
[(102 )x (102 )x 2]dx
1 (102x 102x ) 22 c 2 ln 10
但F ( x)在x 0处不可微， 故假设错误
所以 f ( x) 在 (, ) 内不存在原函数.
结论 每一个含有第一类间断点的函数都 没有原函数.
x(1 x 2 )
x(1 x 2 )
1 x2 x
1
1 x2
dx
1dx x
arctgxln|x|C。
例例例111222
xxx444
dddxxx
xxx444 111111dddxxx
(((xxx222 111)))(((xxx222 111)))111 dddxxx
例例 4
5
1
x (x 2 5)dx (x 2 5x 2 )dx
5
1
5
1
x 2 dx 5x 2 dx x 2 dx 5 x 2 dx
1
5
1
5x 2 dx x 2 dx 5 x 2 dx
2
x
7 2
5
2
x
3 2
C
2 x3
x 10 x
2
x
例例66 ((eexx33ccoossxx))ddxxeexx33ssininxxCC。。
例 7
2x exdx (2e)x dx (2e) x C 2 x e x C。
ln(2e) 1 ln 2
例 8 tg2xdx (sec2x1)dx tgxxC。
第八章 不定积分
8.1 不定积分的概念与基本积分公式
8.2 换元积分法与分部积分法
8.3 几类特殊函数的不定积分
8.1 不定积分的概念和基本积分公式
一 原函数和不定积分 二 基本积分公式表 三 不定积分的线性运算法则
一、原函数与不定积分的概念
定义1： 如果在区间I 内，可导函数F ( x)的 导函数为 f ( x)，即x I ，都有F ( x) f ( x) 或dF ( x) f ( x)dx，那么函数F ( x)就称为 f ( x)
f ( x)dx F( x) C
积 分 号
被 积 函 数
被 积 表 达 式
积 分 变 量
任 意 常 数
例 1 因为(sinx)cosx，所以 cos xdx sin x C 。
例 2 因为(x3) 3x2，所以 3x 2 dx x3 C 。
例 3 求函数 f (x) 1 的不定积分。 x
二、不定积分
定义2 函数 f(x) 的所有原函数称为 f(x) 的不定积分，
记作 f (x)dx 。
根据定义，如果 F(x) 是 f(x) 的一个原函数，则
f (x)dx F(x)C，
其中 C 是任意常数，称为积分常数。
不定积分的相关名称：
———叫做积分号， f(x) ——叫做被积函数， f(x)dx —叫做被积表达式， x ———叫做积分变量。
解：当 x>0 时，(ln x)
1 x
，
1 x
dx ln x C
(x>0)；
时，，当[l[nlxn(<(0xx)时])]，[1l1nxx((x()1]1))1x1xx，， (1x11x)ddxx1xl，nln((x1xx))dxCC (lnx(x(<<0x0))。。 C (x<0
（此性质可推广到有限多个函数之和的情况）
例1 p(x) a0 x n a1x n1 an1x an , 则
p(x)dx
a0 x n1 n 1
a1 n
xn
an1 2
x2
an x c
例2
x4
x2
1dx 1
(x2
1
x
2 2
)dx 1
111xxx222
111xxx222
111xxx222
(x 2 1 1 )dx 1 x3xarctgxC。
1 x2
3
例
求积分
1
1 cos
2
x
dx.
解
1
1 cos
2x
dx
1
1 2 cos 2
x
dx 1
1 2
1 cos2
x
dx
1 2
tan
或 f ( x)dx 在区间I 内原函数.
例 sin x cos x sin x是cos x的原函数. ln x 1 ( x 0)
x ln x是1 在区间(0,) 内的原函数.
x
原函数存在定理： 定理8.1 如果函数 f ( x)在区间 I 内连续，
那么在区间 I 内存在可导函数F ( x)， 使x I ，都有F ( x) f ( x).
合并上面两式，得到
1 x
dx
ln
|
x
|
C
(x0)。
求微分与求积分的互逆关系
[ f (x)dx] f (x)
d f (x)dx f (x)dx
f (x)dx f (x) c df (x) f (x) c
三、不定积分的几何意义
函数f(x)的原函数的图 形称为f(x)的积分曲线。
x C 。
7
3
7
3
3 2
C
2 x3
x 10 x
x C 。
7
3
例 5
(x 1)3 dx
x2
x3 3x2 3x 1 dx
x2
(x 3 3 1 )dx x x2
xdx
3
dx
3
1 x
dx
1 x2
dx
1 x2 3x3ln|x| 1 C。
1
5 1
x 2 C
5 1
2
2
7
x2
C