当前课程知识点:微积分I > 第五章 不定积分 > 5.1 不定积分的概念与性质 > 5.1.3 基本初等函数的积分公式
第三讲
不定积分的基本性质与基本公式
由上一讲可知 要求一个函数的不定积分
只需要求出它的一个原函数
加上任意常数c
就得到其所有原函数
利用基本初等函数的导数公式
不难得到一些简单函数的原函数以及其不定积分
但为了计算一般函数的不定积分
我们先来介绍不定积分的基本性质
先来看性质1
性质1
求不定积分与求导互为逆运算
该性质包含两点
第一点是
一个函数小f(x)先不定积分
再求导数等于小f(x)自己
相当于两种运算同时作用于小f(x)
等效于小f(x)没有进行任何运算
或者等价的有
一个函数小f(x)先不定积分
再求微分等于f(x)dx
第二点是
一个函数大F(x)先求导数
再不定积分等于大F(x)加任意常数大C
相当于两种运算
同时作用于大F(x)等效于
大F(x)没有进行任何运算
由于最后的运算是不定积分
应该是一族原函数
所以大F(x)后面还要加任意常数大C
即 ∫dF(x)=F(x)+C
性质2
对任意非零常数a 都有
a 与小f(x)乘积的不定积分
等于a与小f(x)不定积分的乘积
即是说不定积分被积函数中的非零常数
可以提到积分号外面
我们来看性质的证明
只需要证明右端的函数
是左边不定积分里面的被积函数的所有原函数
因为[a∫f(x)dx]'=a[∫f(x)dx]'=af(x)
这就证明了右端的函数是左端被积函数的原函数
由于右端小f(x)的不定积分是一族函数
所以当a 不为零的时候
右端的函数是左端被积函数的一族原函数
或所有原函数
同学们思考一下
当a=0的时候
上述性质是否成立
答案是否定的
因为左端是一族函数
右端是一个函数
所以不等
性质2给出了不定积分的非零齐次性
下面来看不定积分的可加性
性质3
两个函数小f(x)与小g(x)的和
或差的不定积分等于这两个函数不定积分的和或差
证明
因为右端的两个不定积分的和或差的导数
等于他们导数的和或差
也就等于左端不定积分的被积函数
即右端的一族函数
就是左端的被积函数的全体原函数
此性质可推广到有限多个函数之和差的情形
综合性质2和性质3可得
有限个函数的代数和的不定积分
等于他们不定积分的代数和
当组合系数不全为零时
利用基本初等函数的导数公式及不定积分的定义
不难得到如下的不定积分的基本公式(1)到(6)
同样可以得到不定积分的基本公式(7)到(12)
下面我们来介绍不定积分的直接积分法
即分项积分法
就是利用不定积分的线性性质和不定积分的基本公式
将不定积分的被积函数通过
初等变换化为简单函数的代数和
且这些简单函数的不定积分可直接代公式算出
进而得到所求的不定积分
先看例1
例1 求不定积分
被积函数为x²乘以根号x+2cosx-e²ˣ
解
根据不定积分的线性性质可得
原式等于如下三个函数不定积分的代数和
再用不定积分的基本公式写出他们的原函数
最后加一个任意常数大C
再进一步化简就得所求的不定积分
再来看例2
例2
求下列不定积分
先看第一个问题
第一个问题
计算不定积分
其被积函数的分母为x²(1+x²)
分子为1
将分子1加x²
再减x²
从而把被积函数化为如下两个简单函数的差
再用差的积分性质
求出每个简单函数的不定积分再相减
即得所求不定积分
再看第二个问题
问题(2)
求不定积分
被积函数的分母为1+x²
分子为x⁴
把被积函数的分子减1再加1
从而把被积函数化为如下三个简单函数的代数和
再用不定积分线性性质求出每个简单函数的不定积分
再代数和即得所求不定积分
再来看下面的例3
例3
求下列不定积分
先看第一个问题
问题1
求不定积分
其被积函数的分母是cosx-sinx
分子为cos2x
将被积函数的分子用倍角公式展开为cos²x-sin²x
再将其分解因式
从而把被积函数化为cosx+sinx
再用积分公式得sinx-cosx+C
再来看第二个问题
问题二
求不定积分
其被积函数的分母为sin²xcos²x
分子为1
将被积函数的分子1化为sin²x+cos²x
从而化被积函数为正割函数与余割函数的平方和
利用不定积分公式可得
不定积分为tanx-cotx+C
再看下面的例4
求下列不定积分一
第一个问题
求∫tan²xdx
我们只需将正切函数平方转化为正割函数的平方减一
再利用不利用积分的线性性质
得所求不定积分为
tanx-x+C
第二个问题
求∫sin²(x/2)dx
利用倍角公式化被积函数为(1-cosx)/2
再由积分的线性性质不难得到所求的积分
第三个问题
求∫[1/(1+sinx)]dx
将被积函数分子分母同乘以1-sinx
其分母化为cos²x
进而被积函数化为sec²x-secxtanx
积分得tanx-secx+C
本讲介绍了不定积分的基本性质
和基本公式
以及计算不定积分的直接积分法
就是把被积函数利用初等变换化为
能直接代积分公式的简单的函数的代数和
再用积分的线性性质和
不定积分基本公式得所求不定积分
今天讲到这里
谢谢
-1.1 预备知识
--1.1.2本节作业
-1.2 函数的概念
--1.2.2 本节作业
-1.3 函数的基本特性
--1.3.2 本节作业
-1.4 反函数与复合函数
--1.4.2 本节作业
-1.5 基本初等函数与初等函数
--1.5.2 本节作业
-1.6 经济学中几个常见的函数
--1.6.2 本节作业
-第一章单元练习
--习题训练
-2.1 数列的极限
--2.1.3 本节作业
-2.2 函数的极限
--课堂思考
--2.2.4 本节作业
-2.3 无穷小量与无穷大量
--课堂思考
--2.3.4 本节作业
-2.4 极限的性质
--课堂思考
--2.4.4 本节作业
-2.5 两个重要极限
--课堂思考(一)
--课堂思考(二)
--2.5.9 本节作业
-2.6 函数的连续性
--课堂思考
--2.6.6 本节作业
-第二章单元练习
--习题训练
-3.1 导数的概念
--课堂思考(一)
--课堂思考(二)
--3.1.7 本节作业
-3.2 求导法则
--课堂思考(一)
--课堂思考(二)
--课堂思考(三)
--3.2.8 本节作业
-3.3 高阶导数
--3.3.3 本节作业
-3.4 函数的微分
--课堂思考(一)
--课堂思考(二)
--3.4.8本节作业
-3.5 导数与微分的简单应用
--3.5.4本节作业
-第三章单元练习
--习题训练
-4.1 中值定理
--课堂思考(一)
--课堂思考(二)
--4.1.7 本节作业
-4.2 洛必达法则
--课堂思考
--4.2.4 本节作业
-4.3 函数的单调性与极值
--课堂思考(一)
--课堂思考(二)
--4.3.5 本节作业
-4.4 函数的最值及应用
--4.4.3 本节作业
-4.5 函数曲线的凹凸性与拐点
--课堂思考
--4.5.4 本节作业
-4.6 函数的微分法作图
--课堂思考
--4.6.5 本节作业
-第四章单元练习
--习题训练
-5.1 不定积分的概念与性质
--5.1.4 本节作业
-5.2 换元积分法
--课堂思考(一)
--课堂思考(二)
--5.2.5 本节作业
-5.3 分部积分法
--课堂思考
--5.3.2 本节作业
-5.4 有理函数的积分
--5.4.3 本节作业
-第五章单元练习
--习题训练
