一元函数微积分


不定积分基本公式

0dx=C\int 0 \mathrm{d} x=C

xadx=1α+1xα+1+C(α\int x^{a} \mathrm{d} x=\frac{1}{\alpha+1} x^{\alpha+1}+C \quad(\alpha \neq

1xdx=lnx+C\int \frac{1}{x} d x=\ln |x|+C

axdx=axlna+C(a>0,a1)\int a^{x} \mathrm{d} x=\frac{a^{x}}{\ln a}+C \quad(a>0, a \neq 1)

exdx=ex+C\int \mathrm{e}^{x} \mathrm{d} x=\mathrm{e}^{x}+\mathrm{C}

sinxdx=cosx+C\int \sin x d x=-\cos x+C

cosxdx=sinx+C\int \cos x \mathrm{d} x=\sin x+C

sec2xdx=tanx+C1\int \sec ^{2} x \mathrm{d} x=\tan x+C_{1}

csc2xdx=cotx+C\int \csc ^{2} x d x=-\cot x+C

secxtanxdx=secx+C\int \sec x \tan x d x=\sec x+C

cscxcotxdx=cscx+C\int \csc x \cot x \mathrm{d} x=-\csc x+C

11x2dx=arcsinx+C\int \frac{1}{\sqrt{1-x^{2}}} \mathrm{d} x=\arcsin x+C

11+x2dx=arctanx+C\int \frac{1}{1+x^{2}} \mathrm{d} x=\arctan x+C

dxa2x2=arcsinxa+C\int \frac{\mathrm{d} x}{\sqrt{a^{2}-x^{2}}}=\arcsin \frac{x}{a}+C

dxa2+x2=1aarctanxa+C\int \frac{d x}{a^{2}+x^{2}}=\frac{1}{a} \arctan \frac{x}{a}+C

dxx2a2=12alnxax+a+C3\int \frac{\mathrm{d} x}{x^{2}-a^{2}}=\frac{1}{2 a} \ln \left|\frac{x-a}{x+a}\right|+C_{3}

dxx2a2=lnx+x2a2+C\int \frac{d x}{\sqrt{x^{2}-a^{2}}}=\ln |x+\sqrt{x^{2}-a^{2}}|+C

dxx2+a2=ln(x+x2+a2)+C\int \frac{\mathrm{d} x}{\sqrt{x^{2}+a^{2}}}=\ln (x+\sqrt{x^{2}+a^{2}})+C

cscxdx=lncscx+cotx+C\int \csc x \mathrm{d} x=-\ln |\csc x+\cot x|+C

secxdx=lnsecx+tanx+C\int \sec x \mathrm{d} x=\ln |\sec x+\tan x|+C

tanxdx=lncosx+C\int \tan x d x=-\ln |\cos x|+C

cotxdx=lnsinx+c\int \cot x d x=\ln |\sin x|+c

主要积分法

第一类换元(凑微分)

第二类换元

被积函数含有 a2x2,\sqrt{a^{2}-x^{2}},x=asint( 或 acost)x=a \sin t(\text { 或 } a \cos t)
被积函数含有 a2+x2,\sqrt{a^{2}+x^{2}},x=atantx=a \tan t
被积函数含有 x2a2,\sqrt{x^{2}-a^{2}},x=asectx=a \sec t

分部积分

pn(x)p_{n}(x)之外的部分

  • pn(x)eaxdx\int p_{n}(x) \mathrm{e}^{a x} \mathrm{d} x
  • pn(x)sinαxdx\int p_{n}(x) \sin \alpha x \mathrm{d} x
  • pn(x)cosαxdx\int p_{n}(x) \cos \alpha x \mathrm{d} x

注:pn(x)dx\int p_{n}(x)三角函数dxsinxcosx\sin x、\cos x一定是一次的,其他三角函数都是二次的

pn(x)p_{n}(x)

  • Pn(x)lnxdx\int P_{n}(x) \ln x \mathrm{d} x
  • pn(x)arctanxdx\int p_{n}(x) \arctan x \mathrm{d} x
  • pn(x)arcsinxdx\int p_{n}(x) \arcsin x \mathrm{d} x

凑谁都行

  • eαxsinβxdx\int \mathrm{e}^{\alpha x} \sin \beta x \mathrm{d} x
  • eαxcosβxdx\int \mathrm{e}^{\alpha x} \cos \beta x \mathrm{d} x

注:一般凑指数,开头I=…,凑两次即可

其他

  • sec(n)x\int \sec^{(n)} x
  • csc(n)x\int \csc^{(n)} x

注:n一定是奇数,如果是偶数则用1+tan2x=sec2x1+\tan^2 x = \sec^2 x解决

三类常见可积函数

ex2dx\int e^{x^{2}} dxsinxxdx\int \frac{\sin x}{x} dxcosxxdx\int \frac{\cos x}{x} d x

积不出的积分,遇到直接想别的方法

有理函数积分

假分式化成多项式+真分式

真分式分解为几部分和

三角有理式积分

一般方法(万能代换) \quadtanx2=t\tan \frac{x}{2}=t
R(sinx,cosx)dx=R(2t1+t2,1t21+t2)21+t2dt\int R(\sin x, \cos x) \mathrm{d} x=\int R\left(\frac{2 t}{1+t^{2}}, \frac{1-t^{2}}{1+t^{2}}\right) \frac{2}{1+t^{2}} \mathrm{d} t
特殊方法(三角变形,换元,分部) 几种常用的换元法

  • R(sinx,cosx)=R(sinx,cosx)R(-\sin x, \cos x)=-R(\sin x, \cos x),则令 u=cosx,u=\cos x, 或凑 dcosx\operatorname{dcos} x
  • R(sinx,cosx)=R(sinx,cosx)R(\sin x,-\cos x)=-R(\sin x, \cos x),则令 u=sinx,u=\sin x, 或凑dsinx\operatorname{dsin} x
  • R(sinx,cosx)=R(sinx,cosx)R(-\sin x,-\cos x)=R(\sin x, \cos x) ,则令 u=tanx,u=\tan x, 或凑 dtanx\operatorname{dtan} x

简单无理函数积分

R(x,ax+bcx+dn)dx\int R(x, \sqrt[n]{\frac{a x+b}{c x+d}}) \mathrm{d} x直接t=令t=\sqrt …

定积分

变上限积分:

(φ1(x)φ2(x)f(t)dt)=f[φ2(x)]φ2(x)f[φ1(x)]φ1(x)\left(\int_{\varphi_{1}(x)}^{\varphi_{2}(x)} f(t) d t\right)^{\prime}=f\left[\varphi_{2}(x)\right] \cdot \varphi_{2}^{\prime}(x)-f\left[\varphi_{1}(x)\right] \cdot \varphi_{1}^{\prime}(x)

牛顿莱布尼兹公式:

abf(x)dx=F(x)ab=F(b)F(a)\int_{a}^{b} f(x) \mathrm{d} x=\left.F(x)\right|_{a} ^{b}=F(b)-F(a)

利用函数性质

f(x)[a,a]f(x) \text 为[-a, a] 上的连续函数 (a>0),(a>0),

aaf(x)dx={0,f(x) 为奇函数时 20af(x)dx,f(x) 为偶函数时 \int_{-a}^{a} f(x) \mathrm{d} x=\left\{\begin{array}{ll} 0, & f(x) \text { 为奇函数时 } \\ 2 \int_{0}^{a} f(x) \mathrm{d} x, & f(x) \text { 为偶函数时 } \end{array}\right.

f(x)f(x) 是以 T 为周期的连续函数,则对任给数 a,总有
aa+Tf(x)dx=0Tf(x)dx\int_{a}^{a+T} f(x) \mathrm{d} x=\int_{0}^{T} f(x) \mathrm{d} x

aa+nTf(x)dx=n0Tf(x)dx(nN)\int_{a}^{a+nT} f(x) \mathrm{d} x=n \int_{0}^{T} f(x) \mathrm{d} x(n \in \mathbf{N})

利用三角函数

0π2f(sinx)dx=0π2f(cosx)dx\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} f(\sin x) d x=\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} f(\cos x) d x

0πxf(sinx)dx=π20πf(sinx)dx\int_{0}^{\pi} x f(\sin x) d x=\frac{\pi}{2} \int_{0}^{\pi} f(\sin x) d x

0π2sinnxdx=0π2cosnxdx={n1nn3n212π2,n 为正偶数 n1nn3n223,n 为大于 1 的奇 0,\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \sin ^{n} x d x=\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \cos ^{n} x d x=\left\{\begin{array}{ll}\frac{n-1}{n} \frac{n-3}{n-2} \cdots \frac{1}{2} \frac{\pi}{2}, & n \text { 为正偶数 } \\ \frac{n-1}{n} \frac{n-3}{n-2} \cdots \frac{2}{3}, & n \text { 为大于 } 1 \text { 的奇 }_{0}, \ldots\end{array}\right.
0πxf(sinx)dx=π20πf(sinx)dx( 其中 f(x) 连续 )\int_{0}^{\pi} x f(\sin x) \mathrm{d} x=\frac{\pi}{2} \int_{0}^{\pi} f(\sin x) \mathrm{d} x \quad(\text { 其中 } f(x) \text { 连续 })

基本初等函数的导数公式

(C)=0(C)^{\prime}=0

(xa)=axn1\left(x^{a}\right)^{\prime}=a x^{n-1}

(ax)=axlna\left(a^{x}\right)^{\prime}=a^{x} \ln a

(ex)=ex\left(\mathrm{e}^{x}\right)^{\prime}=\mathrm{e}^{x}

(logax)=1xlna\left(\log _{a} x\right)^{\prime}=\frac{1}{x \ln a}

(lnx)=1x(\ln |x|)^{\prime}=\frac{1}{x}

(sinx)=cosx(\sin x)^{\prime}=\cos x

(cosx)=sinx(\cos x)^{\prime}=-\sin x

(tanx)=sec2x(\tan x)^{\prime}=\sec ^{2} x

(cotx)=csc2x(\cot x)^{\prime}=-\csc ^{2} x

(secx)=secxtanx(\sec x)^{\prime}=\sec x \tan x

(cscx)=cscxcotx(\csc x)^{\prime}=-\csc x \cot x

(arcsinx)=11x2(\arcsin x)^{\prime}=\frac{1}{\sqrt{1-x^{2}}}

(arccosx)=11x2(\arccos x)^{\prime}=-\frac{1}{\sqrt{1-x^{2}}}

(arctanx)=11+x2(\arctan x)^{\prime}=\frac{1}{1+x^{2}}

(arccotx)=11+x2(\operatorname{arccot} x)^{\prime}=-\frac{1}{1+x^{2}}


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