数学基础知识总结 —— 2. 常用积分公式

数学基础知识总结 —— 2. 常用积分公式

文章目录

关于常数的积分关于

1

x

\frac{1}{x}

x1​ 的积分关于

1

x

\frac{1}{\sqrt{x}}

x

​1​ 的积分关于

x

n

x^n

xn 的积分关于

a

x

a^x

ax 的积分关于 e 的积分关于

x

x

x 的函数

u

\mathbf{u}

u、

v

\mathbf{v}

v 的积分关于三角函数的积分正弦函数

sin

\sin

sin 的积分余弦函数

cos

\cos

cos 的积分正切函数

tan

\tan

tan 的积分余切函数

cot

\cot

cot 的积分「

tan

1

\tan^{-1}

tan−1」正割函数

sec

\sec

sec 的积分「

cos

1

\cos^{-1}

cos−1 」余割函数

csc

\csc

csc 的积分「

sin

1

\sin^{-1}

sin−1」

微积分公式有很多,这里只是罗列常用的(主要是「同济高数」里常用到的部分)。一般来说,积分公式最终表现为

u

d

x

=

v

+

C

\int \mathbf{u} dx = \mathbf{v} + C

∫udx=v+C

的形式。但是在最终计算最后一步时,

[

v

+

C

]

a

b

=

v

[\mathbf{v} + C] \left |_a^b \right . = v

[v+C]∣∣​ab​=v C往往会被消掉,所以可以在求积分时,可以不写C。

尽管我这里提供了相对完整的 资料,如果你是工程或科研需要,建议还是买一本中科大出版的《常用积分表》,或者利用在线积分计算工具来帮助你比较好。

另外很多稍复杂的微积分公式,多是从简单积分公式出发,然后依靠换元和链式法则求解,有兴趣的朋友可以自行尝试验证。

关于常数的积分

a

d

x

=

a

x

\int a dx = ax

∫adx=ax

关于

1

x

\frac{1}{x}

x1​ 的积分

1

x

d

x

=

ln

x

\int \frac{1}{x} dx = \ln |x|

∫x1​dx=ln∣x∣

1

1

+

x

2

d

x

=

arctan

x

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

∫1+x21​dx=arctanx

1

a

x

+

b

d

x

=

1

a

ln

a

x

+

b

\int \frac{1}{ax + b} dx = \frac{1}{a} \ln |ax + b|

∫ax+b1​dx=a1​ln∣ax+b∣

1

x

2

+

a

2

d

x

=

1

a

arctan

x

a

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

∫x2+a21​dx=a1​arctanax​

1

x

2

a

2

d

x

=

1

2

a

ln

x

a

x

+

a

\int \frac{1}{x^2 - a^2} dx = \frac{1}{2a} \ln \left | \frac{x -a }{x + a} \right |

∫x2−a21​dx=2a1​ln∣∣∣∣​x+ax−a​∣∣∣∣​

1

(

x

+

a

)

(

x

+

b

)

d

x

=

1

b

a

ln

a

+

x

b

+

x

\int \frac{1}{(x + a)(x + b)} dx = \frac{1}{b - a} \ln \frac{a + x}{b + x}

∫(x+a)(x+b)1​dx=b−a1​lnb+xa+x​

关于

1

x

\frac{1}{\sqrt{x}}

x

​1​ 的积分

1

1

x

2

d

x

=

arcsin

x

\int \frac{1}{\sqrt{1 - x^2}} dx = \arcsin x

∫1−x2

​1​dx=arcsinx

1

x

2

±

a

2

d

x

=

ln

x

+

x

2

±

a

2

\int \frac{1}{\sqrt{x^2 \pm a^2}} dx = \ln \left | x + \sqrt{x^2 \pm a^2} \right |

∫x2±a2

​1​dx=ln∣∣∣​x+x2±a2

​∣∣∣​

1

a

2

x

2

d

x

=

arcsin

x

a

\int \frac{1}{\sqrt{a^2 - x^2}} dx = \arcsin \frac{x}{a}

∫a2−x2

​1​dx=arcsinax​

关于

x

n

x^n

xn 的积分

x

n

d

x

=

x

(

n

+

1

)

n

+

1

\int x^n dx = \frac{x^{(n+1)}}{n+1}

∫xndx=n+1x(n+1)​

a

x

n

d

x

=

a

x

(

n

+

1

)

n

+

1

\int ax^{n} dx = \frac{ax^{(n+1)}}{n + 1}

∫axndx=n+1ax(n+1)​

关于

a

x

a^x

ax 的积分

a

x

d

x

=

a

x

ln

a

\int a^x dx = \frac{a^x}{\ln a}

∫axdx=lnaax​

b

a

x

d

x

=

b

a

x

a

ln

b

\int b^{ax} dx = \frac{b^{ax}}{a \ln b}

∫baxdx=alnbbax​

关于 e 的积分

e

x

d

x

=

e

x

\int e^x dx = e^x

∫exdx=ex

x

e

x

d

x

=

(

x

1

)

e

x

\int x e^{x} dx = (x -1) e^x

∫xexdx=(x−1)ex

e

a

x

d

x

=

e

a

x

a

\int e^{ax} dx = \frac{e^{ax}}{a}

∫eaxdx=aeax​

x

e

a

x

d

x

=

(

x

a

1

a

2

)

e

a

x

\int x e^{ax} dx = (\frac{x}{a} - \frac{1}{a^2}) e^{ax}

∫xeaxdx=(ax​−a21​)eax

x

n

e

a

x

d

x

=

x

n

e

a

x

a

n

a

x

(

n

1

)

e

a

x

d

x

\int x^n e^{ax} dx = \frac{x^n e^{ax}}{a} - \frac{n}{a} \int x^{(n-1)} e^{ax} dx

∫xneaxdx=axneax​−an​∫x(n−1)eaxdx

关于

x

x

x 的函数

u

\mathbf{u}

u、

v

\mathbf{v}

v 的积分

u

d

v

=

u

v

v

d

u

\int \mathbf{u} d \mathbf{v} = \mathbf{uv} - \int \mathbf{v} d \mathbf{u}

∫udv=uv−∫vdu

(

u

+

v

)

d

x

=

u

d

x

+

v

d

x

\int (\mathbf{u} + \mathbf{v}) dx = \int \mathbf{u} dx + \int \mathbf{v} dx

∫(u+v)dx=∫udx+∫vdx

关于三角函数的积分

正弦函数

sin

\sin

sin 的积分

sin

x

d

x

=

cos

x

\int \sin x dx = - \cos x

∫sinxdx=−cosx

sin

a

x

d

x

=

1

a

cos

a

x

\int \sin ax dx = - \frac{1}{a} \cos ax

∫sinaxdx=−a1​cosax

sin

2

a

x

d

x

=

x

2

sin

2

a

x

4

a

\int \sin^2 ax dx = \frac{x}{2} - \frac{\sin 2a x}{4a}

∫sin2axdx=2x​−4asin2ax​

余弦函数

cos

\cos

cos 的积分

cos

x

d

x

=

sin

x

\int \cos x dx = \sin x

∫cosxdx=sinx

cos

a

x

d

x

=

1

a

sin

a

x

\int \cos ax dx = \frac{1}{a} \sin ax

∫cosaxdx=a1​sinax

cos

2

a

x

d

x

=

x

2

+

s

i

n

2

a

x

4

a

\int \cos^2 axdx = \frac{x}{2} + \frac{sin 2ax}{4a}

∫cos2axdx=2x​+4asin2ax​

正切函数

tan

\tan

tan 的积分

tan

x

d

x

=

ln

cos

x

\int \tan x dx = - \ln |\cos x|

∫tanxdx=−ln∣cosx∣

余切函数

cot

\cot

cot 的积分「

tan

1

\tan^{-1}

tan−1」

cot

x

d

x

=

ln

sin

x

\int \cot x dx = \ln |\sin x|

∫cotxdx=ln∣sinx∣

正割函数

sec

\sec

sec 的积分「

cos

1

\cos^{-1}

cos−1 」

sec

x

d

x

=

ln

sec

x

+

tan

x

\int \sec xdx = \ln |\sec x + \tan x|

∫secxdx=ln∣secx+tanx∣

sec

2

x

d

x

=

tan

x

\int \sec^2 x dx = \tan x

∫sec2xdx=tanx

余割函数

csc

\csc

csc 的积分「

sin

1

\sin^{-1}

sin−1」

csc

x

d

x

=

ln

csc

x

cot

x

\int \csc xdx = \ln |\csc x - \cot x|

∫cscxdx=ln∣cscx−cotx∣

csc

2

x

d

x

=

cot

x

\int \csc^2 x dx = -\cot x

∫csc2xdx=−cotx

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