首页 > 其他分享 >常见不定积分表

常见不定积分表

时间:2024-12-23 17:54:31浏览次数:3  
标签:frac rvert int 不定积分 常见 lvert ln dx

常函数、幂函数、指数函数

\[\int kdx = kx + C \, (k \in C) \]

\[\int x^adx = \frac{x^{a + 1}}{a + 1} + C \, (a \neq -1) \]

\[\int \frac{dx}{x} = \ln{\lvert x \rvert} + C \]

\[\int a^xdx = \frac{a^x}{\ln{a}} + C \]

\[\int e^xdx = e^x + C \]

三角函数

\[\int\sin{x}dx = -\cos{x} + C \]

\[\int\cos{x}dx = \sin{x} + C \]

\[\int\sec^2{x}dx = \tan{x} + C \]

\[\int\csc^2{x}dx = -\cot{x} + C \]

\[\int\sec{x}\tan{x}dx = \sec{x} + C \]

\[\int\csc{x}\cot{x}dx = -\csc{x} + C \]

反三角函数

\[\int\frac{dx}{\sqrt{1 - x^2}} = \arcsin{x} + C \]

\[\int-\frac{dx}{\sqrt{1 - x^2}} = \arccos{x} + C \]

\[\int\frac{dx}{1 + x^2} = \arctan{x} + C \]

\[\int-\frac{dx}{1 + x^2} = \operatorname{arccot}x + C \]

双曲函数

\[\int\sinh{x} = \cosh{x} + C \]

\[\int\cosh{x} = \sinh{x} + C \]

复杂三角函数

\[\int\tan{x}dx = -\ln\lvert\cos{x}\rvert + C \]

\[\int\cot{x}dx = \ln\lvert\sin{x}\rvert + C \]

\[\int\sec{x}dx = \frac{1}{2}\ln\left\lvert\frac{\sin{x} + 1}{\sin{x} - 1}\right\rvert + C = \ln\lvert\sec{x} + \tan{x}\rvert + C \]

\[\int\csc{x}dx = \frac{1}{2}\ln\left\lvert\frac{\cos{x} - 1}{\cos{x} +1}\right\rvert + C = \ln\lvert\csc{x} - \cot{x}\rvert + C = \ln\left\lvert\tan{\frac{x}{2}}\right\rvert + C \]

复杂分式函数

\[\int\frac{dx}{x^2 + a^2} = \frac{1}{a}\arctan{\frac{x}{a}} + C \]

\[\int\frac{dx}{x^2 - a^2} = \frac{1}{2a}\ln\left\lvert\frac{x - a}{x + a}\right\rvert + C \]

\[\int\frac{dx}{\sqrt{a^2 - x^2}} = \arcsin\frac{x}{a} + C \]

\[\int\frac{dx}{\sqrt{x^2 + a^2}} = \ln\left(x + \sqrt{x^2 + a^2}\right) + C \]

\[\int\frac{dx}{\sqrt{x^2 - a^2}} = \ln\left\lvert x + \sqrt{x^2 - a^2}\right\rvert + C \]

部分积分公式的证明

一个关于三角函数你必须知道的半角公式:

\[\frac{\sin{x}}{1 + \cos{x}} = \frac{2\sin{\frac{x}{2}}\cos{\frac{x}{2}} }{1 + (2\cos^2{\frac{x}{2}} - 1)} = \tan\frac{x}{2} \]

\[\frac{1 - \cos{x}}{\sin{x}} = \frac{1 - (1 - 2\sin^2{\frac{x}{2}})}{2\sin\frac{x}{2}\cos\frac{x}{2}} = \tan\frac{x}{2} \]

(1)\(\int\sec{x}dx = \frac{1}{2}\ln\left\lvert\frac{\sin{x} + 1}{\sin{x} - 1}\right\rvert + C = \ln\lvert\sec{x} + \tan{x}\rvert + C\)

对于第一个等号有:

\[\begin{aligned} \int\sec{x}dx &= \int\frac{cos{x}}{\cos^2{x}}dx \\ &= \int\frac{d(\sin{x})}{1 - \sin^2{x}} \\ &= \frac{1}{2}\left(\int\frac{d(\sin{x})}{1 - \sin{x}} - \int\frac{d(\sin{x})}{1 + \sin{x}}\right) \\ &= \frac{1}{2}\ln\left\lvert\frac{\sin{x} + 1}{\sin{x} - 1}\right\rvert + C \\ \end{aligned}\]

由于不定积分 \(\int\sec^2{x}dx = \tan{x} + C\),\(\int\sec{t}\tan{x}dx = \sec{x} + C\) ,原式可以转化为:

\[\begin{aligned} \int\sec{x}dx &= \int\frac{\sec{x}(\sec{x} + \tan{x})}{sec{x} + \tan{x}}dx \\ &= \int\frac{d(sec{x} + \tan{x})}{\sec{x} + \tan{x}} \\ &= \ln\lvert\sec{x} + \tan{x}\rvert + C \end{aligned}\]

(2)\(\int\csc{x}dx = \frac{1}{2}\ln\left\lvert\frac{\cos{x} - 1}{\cos{x} +1}\right\rvert + C = \ln\lvert\csc{x} - \cot{x}\rvert + C = \ln\left\lvert\tan{\frac{x}{2}}\right\rvert + C\)

对于第一个等号有:

\[\begin{aligned} \int\csc{x}dx &= \int\frac{\sin{x}}{\sin^2{x}}dx \\ &= \int-\frac{d(\cos{x})}{1 - \cos^2{x}} \\ &= \frac{1}{2}\left(\int\frac{d(\cos{x})}{\cos{x} - 1} + \int\frac{d(\cos{x})}{\cos{x} + 1}\right) \\ &= \frac{1}{2}\ln\left\lvert\frac{\cos{x} - 1}{\cos{x} +1}\right\rvert + C \end{aligned}\]

由于不定积分 \(\int\csc^2{x}dx = \cot{x} + C\),\(\int\csc{t}\cot{x}dx = -\csc{x} + C\) ,原式可以转化为:

\[\begin{aligned} \int\csc{x}dx &= \int\frac{\csc{x}(\csc{x} - \cot{x})}{\csc{x} - \cot{x}}dx \\ &= \int\frac{d(\csc{x} - \cot{x})}{\csc{x} - \cot{x}} \\ &= \ln\lvert\csc{x} - \cot{x}\rvert + C \end{aligned}\]

而因为 \(\csc{x} - \cot{x} = \frac{1 - \cos{x}}{\sin{x}} = \tan{\frac{x}{2}}\),还可以推出:

\[\int\csc{x}dx = \ln\left\lvert\tan{\frac{x}{2}}\right\rvert + C \]

(3)\(\int\frac{dx}{x^2 + a^2} = \frac{1}{a}\arctan{\frac{x}{a}} + C\)

考虑[[换元积分法]],设 \(x = a\tan{t}\),故有:

\[\begin{aligned} \int\frac{dx}{x^2 + a^2} &= \int\frac{d(a\tan{t})}{a^2\tan^2{t} + a^2} \\ &= \frac{1}{a}\int\frac{d(\tan{t})}{\tan^2{t} + 1} \\ &= \frac{1}{a}\arctan(\tan{t}) + C \\ &= \frac{1}{a}\arctan\frac{x}{a} + C \end{aligned}\]

(4)\(\int\frac{dx}{x^2 - a^2} = \frac{1}{2a}\ln\left\lvert\frac{x - a}{x + a}\right\rvert + C\)

利用平方差公式,可以直接拆项:

\[\begin{aligned} \int\frac{dx}{x^2 - a^2} &= \frac{1}{2a}\left(\int\frac{dx}{x - a} - \int\frac{dx}{x + a}\right) \\ &= \frac{1}{2a}\left(\ln\lvert x - a\rvert - \ln\lvert x + a\rvert\right) + C \\ &= \frac{1}{2a}\left\lvert\frac{x - a}{x + a}\right\rvert + C \end{aligned}\]

(5)\(\int\frac{dx}{\sqrt{a^2 - x^2}} = \arcsin\frac{x}{a} + C\)

考虑换元积分法,设 \(x = a\sin{t}\),故有:

\[\begin{aligned} \int\frac{dx}{\sqrt{a^2 - x^2}} &= \int\frac{d(a\sin{t})}{\sqrt{a^2 - a^2\sin^2{t}}} \\ &= \int\frac{d(\sin{t})}{\sqrt{1 - \sin^2{t}}} \\ &= \arcsin(\sin{t}) + C \\ &= \arcsin{\frac{x}{a}} + C \end{aligned}\]

(6)\(\int\frac{dx}{\sqrt{x^2 + a^2}} = \ln\left(x + \sqrt{x^2 + a^2}\right) + C\)

考虑换元积分法,设 \(x = a\tan{t}\),故有:

\[\begin{aligned} \int\frac{dx}{\sqrt{x^2 + a^2}} &= \int\frac{d(a\tan{t})}{\sqrt{a^2\tan^2{t} + a^2}} \\ &= \int\frac{d(\tan{t})}{\sqrt{\sec^2{t}}} \\ &= \int\lvert\sec{t}\rvert dt \end{aligned}\]

根据公式(1)可以得到:

\[\int\lvert\sec{t}\rvert dt = \ln\lvert\sec{t} + \tan{t}\rvert + C \]

不妨考虑 \(\tan{t} = \frac{x}{a}\) 的一个直角三角形,容易得出 \(\sec{t} = \frac{\sqrt{x^2 + a^2}}{a}\),带入原式有:

\[\int\frac{dx}{\sqrt{x^2 + a^2}} = \ln\left\lvert\frac{\sqrt{x^2 + a^2}}{a} + \frac{x}{a}\right\rvert + C \]

因为 \(\ln{a}\) 是一个常数,不妨取出后与 \(C\) 合并,即:

\[\int\frac{dx}{\sqrt{x^2 + a^2}} = \ln\left\lvert x + \sqrt{x^2 + a^2}\right\rvert + C \]

(7)\(\int\frac{dx}{\sqrt{x^2 - a^2}} = \ln\left\lvert x + \sqrt{x^2 - a^2}\right\rvert + C\)

考虑换元积分法,设 \(x = a\sec{t}\),故有:

\[\begin{aligned} \int\frac{dx}{\sqrt{x^2 - a^2}} &= \int\frac{d(a\sec{t})}{\sqrt{a^2\sec{t} - a^2}} \\ &= \int\frac{d(\sec{t})}{\sqrt{\tan^2{t}}} \\ &= \int\frac{\sec{t}\tan{t}}{\lvert\tan{t}\rvert}dt \\ &= \int\sec{t}dt \\ &= \ln\lvert\sec{t} + \tan{t}\rvert + C \end{aligned}\]

不妨考虑 \(\sec{t} = \frac{x}{a}\) 的一个直角三角形,容易得出 \(\tan{t} = \frac{\sqrt{x^2 - a^2}}{a}\),带入原式有:

\[\int\frac{dx}{\sqrt{x^2 - a^2}} = \ln\left\lvert\frac{x}{a} + \frac{\sqrt{x^2 - a^2}}{a}\right\rvert + C \]

因为 \(\ln{a}\) 是一个常数,不妨取出后与 \(C\) 合并,即:

\[\int\frac{dx}{\sqrt{x^2 - a^2}} = \ln\left\lvert x + \sqrt{x^2 - a^2}\right\rvert + C \]

积分表(对照查询)

为对齐美观,将常函数的积分规则放至最后。

$$\int x^adx = \frac{x^{a + 1}}{a + 1} + C , (a \neq -1)$$ $$\int \frac{dx}{x} = \ln{\lvert x \rvert} + C$$
$$\int a^xdx = \frac{a^x}{\ln{a}} + C$$ $$\int e^xdx = e^x + C$$
$$\int\cos{x}dx = \sin{x} + C$$ $$\int\sin{x}dx = -\cos{x} + C$$
$$\int\sec^2{x}dx = \tan{x} + C$$ $$\int\csc^2{x}dx = -\cot{x} + C$$
$$\int\sec{x}\tan{x}dx = \sec{x} + C$$ $$\int\csc{x}\cot{x}dx = -\csc{x} + C$$
$$\int\frac{dx}{\sqrt{1 - x^2}} = \arcsin{x} + C$$ $$\int-\frac{dx}{\sqrt{1 - x^2}} = \arccos{x} + C$$
$$\int\frac{dx}{1 + x^2} = \arctan{x} + C$$ $$\int-\frac{dx}{1 + x^2} = \operatorname{arccot}x + C$$
$$\int\sinh{x} = \cosh{x} + C$$ $$\int\cosh{x} = \sinh{x} + C$$
$$\int\tan{x}dx = -\ln\lvert\cos{x}\rvert + C$$ $$\int\cot{x}dx = \ln\lvert\sin{x}\rvert + C$$
$$\int\sec{x}dx = \ln\lvert\sec{x} + \tan{x}\rvert + C$$ $$\int\csc{x}dx = \ln\lvert\csc{x} - \cot{x}\rvert + C = \ln\left\lvert\tan{\frac{x}{2}}\right\rvert + C$$
$$\int\frac{dx}{x^2 + a^2} = \frac{1}{a}\arctan{\frac{x}{a}} + C$$ $$\int\frac{dx}{x^2 - a^2} = \frac{1}{2a}\ln\left\lvert\frac{x - a}{x + a}\right\rvert + C$$
$$\int\frac{dx}{\sqrt{x^2 - a^2}} = \ln\left\lvert x + \sqrt{x^2 - a^2}\right\rvert + C$$ $$\int\frac{dx}{\sqrt{x^2 + a^2}} = \ln\left(x + \sqrt{x^2 + a^2}\right) + C$$
$$\int\frac{dx}{\sqrt{a^2 - x^2}} = \arcsin\frac{x}{a} + C$$ $$\int kdx = kx + C , (k \in C)$$

标签:frac,rvert,int,不定积分,常见,lvert,ln,dx
From: https://www.cnblogs.com/YipChipqwq/p/18624663

相关文章

  • C语言常见错误总结
    语法错误 -括号不匹配:在函数定义、条件语句、循环语句等使用括号的地方,忘记添加或多添加括号,会导致编译错误。例如, if 语句中条件表达式括号不匹配,编译器会提示语法错误信息,指出缺少或多余的括号位置,仔细检查括号的成对性可避免。-分号缺失或多余:C语言语句以分号结束......
  • JavaScript开发中常见问题代码和相关优化Demo参考2.0
    11. 默认参数与解构赋值的误用问题代码:functioncreateUser({name='Guest',age}){return{name,age};}console.log(createUser());//抛出错误解决方案:确保为函数参数提供默认对象。functioncreateUser({name='Guest',age}={}){return{nam......
  • Tact智能合约安全实践:TON生态系统中的常见错误
    TON(TheOpenNetwork)以其创新特性和强大的智能合约性能,不断拓宽区块链技术的边界。基于早期的区块链平台(如以太坊等)的经验与教训,TON为开发者提供了一个更加高效且灵活的开发环境。其中推动这一进步的关键要素之一便是Tact编程语言。Tact是专为TON链设计的一种全新编程语言,以高......
  • 2024 新版DataGrip安装使用教程(附激活至2099年,以及常见问题处理)
    DataGrip简介在数据库管理与开发领域,JetBrains推出的DataGrip无疑是一款备受瞩目的工具。它以其对多种数据库引擎的广泛支持而著称,为开发人员和数据库管理员提供了一站式的便捷解决方案。DataGrip支持MySQL、PostgreSQL等开源数据库,能让使用这些流行数据库的开发者在熟悉......
  • 数据结构基础:如何选择与实现常见排序算法
    目录1.冒泡排序(BubbleSort)2.选择排序(SelectionSort)3.插入排序(InsertionSort)4.归并排序(MergeSort)5.快速排序(QuickSort)6.堆排序(HeapSort)7.计数排序(CountingSort)8.桶排序(BucketSort)9.基数排序(RadixSort)10.希尔排序(Shel......
  • 常见集合篇
    常见集合篇Java集合框架体系算法复杂度分析面试总结常对幂指阶执行时间/存储空间与数据规模之间的增长关系List相关面试题数组面试总结数组:用连续存储空间存储相同数据类型数据的线性数据结构数组下标为什么从0开始? 寻址公式:baseAddress+i*dataType......
  • 常见文件解析漏洞
    IIS解析漏洞IIS6.X#环境WindowsServer2003在iis6.x中,.asp文件夹中的任意文件都会被当做asp文件去执行在默认网站里创建一个a.asp文件夹并创建一个1.jpg写进我们的asp代码<%=now()%>#asp一句话<%evalrequest("h")%>单独创建一个1.jpg发现并不能解析在a.asp下被......
  • 常见的编码方式及特征
    一、BASE编码1、Base64Base64是网络上最常见的用于传输8Bit字节码的编码方式之一,Base64就是一种基于64个可打印字符来表示二进制数据的方法。Base64,就是包括小写字母a-z、大写字母A-Z、数字0-9、符号"+“、”/"一共64个字符的字符集。(1)编码规则①把3个字节变成4个字节......
  • 【量化交易】常见量化策略
    欢迎来到我的博客,很高兴能够在这里和您见面!欢迎订阅相关专栏:⭐️全网最全IT互联网公司面试宝典:收集整理全网各大IT互联网公司技术、项目、HR面试真题.⭐️AIGC时代的创新与未来:详细讲解AIGC的概念、核心技术、应用领域等内容。⭐️大数据平台建设指南:全面讲解从数据采集到......
  • Redis篇--常见问题篇6--缓存一致性1(Mysql和Redis缓存一致,更新数据库删除缓存策略)
    1、概述在使用Redis作为MySQL的缓存层时,缓存一致性问题是指Redis中的缓存数据与MySQL数据库中的实际数据不一致的情况。这可能会导致读取到过期或错误的数据,从而影响系统的正确性和用户体验。为了减轻数据库的压力,通常读操作都是先读缓存,缓存没有则读数据库数据在写入缓存......