不定积分之三角代换
不定积分的计算
例
dx cos xdx d sin x sec xdx 2 cos x cos x 1 sin 2 x
1 1 1 ( )d sin x 2 1 sin x 1 sin x
1 1 sin x 1 (1 sin x)2 ln C ln C 2 2 1 sin x 2 cos x
x
；
(a 0)
f (e )e dx
x x
f (e
)de
x
；
dx f (ln x) f (ln x)d ln x ； x
f (cos x) sin xdx f (cos x)d cos x
；
凑微分公式
f (sin x) cos xdx
f (sin x)d sin x
3.积分
F (u ) C
F ( ( x)) C.
4.u ( x)
认真 体会
回代
凑微分公式
通过实践，可以归纳出如下一般凑微分形式：
1 f ( ax b)dx a
f (ax b) xdx
2
f (ax b)d (ax b)
1 2a
(a 0) ；
f ( ax 2 b)d ( ax 2 b)
uv (uv) uv.
作不定积分运算, 即得
(uv) uv uv, or
uvdx uv vudx,
or
将被积函数u转换为v
udv uv vdu,
称之为 分部积分公式.
注1. 不能直接求
uvdx
改写 转化
求
不定积分的计算方法
不定积分的计算方法不定积分是微积分中的一个重要概念，它是求解函数的原函数的过程。
在数学中，不定积分是求解一个函数的原函数，即找到一个函数，它的导函数恰好是给定函数。
不定积分可以帮助我们求解一些复杂的函数，以及解决一些实际问题。
本文将介绍几种常用的不定积分计算方法。
一、代数法代数法是一种常见的不定积分计算方法。
根据函数的性质和常用的积分公式，我们可以通过代数运算的方式进行计算。
例如，对于函数f(x) = x^2，我们可以使用幂函数的不定积分公式进行计算。
根据公式，我们知道幂函数的不定积分是这样的形式：∫x^ndx = (1/(n+1)) * x^(n+1) + C，其中C是一个常数。
所以根据上述公式，对于函数f(x) = x^2，我们可以得到∫x^2 dx =(1/3) * x^3 + C。
二、分部积分法分部积分法是另一种常用的不定积分计算方法。
它基于积分的乘积法则，可以将复杂的积分问题转化为简单的积分问题。
分部积分法的公式可以表示为∫u dv = uv - ∫v du。
其中，u和v是两个可微的函数。
例如，对于函数f(x) = x * cos(x)，我们可以使用分部积分法进行计算。
首先，我们选择u = x，dv = cos(x) dx，然后对u和dv进行求导和积分，得到du = dx 和 v = sin(x)。
根据分部积分法的公式，我们可以得到∫x * cos(x) dx = x * sin(x) - ∫sin(x) dx。
进一步计算，我们可以得到∫x * cos(x) dx = x * sin(x) + cos(x) + C，其中C是一个常数。
三、换元法换元法是一种基于函数的复合运算关系的不定积分计算方法。
它通过变量替换的方式，将复杂的函数转化为简单的函数，从而进行积分计算。
换元法的基本思想是将积分中的自变量进行替换，使得原函数变得更简单。
常见的换元法中，我们可以使用简单代换和三角代换来求解不定积分。
不定积分的积分法(2)分部积分法精品
(3) eax csoinsbbxxdx ，
其中 Pn( x) 为多项式．
提醒：有时在 f ( x)dx 中，也可用分部积分求解．
此时，可选取 u f (x) ， dvdx ．
例
10．求
1 x
1 x dx x
解：令
1 x x
t
，
x
t
1 2 1
，
则
dx
(t
2t 2 1)2
例 10 x2 sin x ln x dx
例 11 ln x 1 x2 dx
拆开后再求
被积函数是一个表达式时，有时分部积分也奏效．
例 12 ex sin x dx
？：怎样选取 u 和 v
udv uv vdu ．
10 u sin x, v dx exdx 20 u ex , dv sin xdx
(
t ) ，则dxacostdt,
2
2
原式 (2a)2 a25sin42xt axc2odsxtdt a2 cos t cos tdt
a2
a2 1
2
(1 cos
2t) dt
2
(t sin 2t) C 2
a2 (t sin t cos t) C
（二）常用凑微分式子
(1) dx 1d(axb) ； a
(3) 1 dxd(ln x ) ； x
(5)
1 dx 2d (
x)；
x
(7) 1 dxd(arcsinx) ； 1 x2
(9) sinxdxd(cosx) ；
(2) xdx 1d( x2 ) ； 2
不定积分三种基本解题方法的归类1
一 、换元积分法
换元积分法 ,就是通过适当的变量代换 ,把积分转化为积 分表中的类型或容易积分的形式 。换元积分法包括第一换元
积分法及第二换元积分法 。
1 、第一换元积分法
∫ 第一换积分法又称凑微分法 , 在求积分 g ( x) dx , 如果
∫ 它可写成 f [φ( x) ]φ′( x) dx 的形式时 ,可作变量代换 u = φ
=
1 2
ln
t- 1 t +1
+c
·80 ·
=
1 2
ln
=
1 2
ln
1 + x2 - 1 + c 1 + x2 + 1
1 + x2 - 1 2 x2
+c
= ln
1 + x2 - 1 + c
x
二 、分部积分法
分部积分法的运算公式是 : ∫udv = uv - ∫vdu
这个公式说明 :积分 ∫udv 不易求 ,而积分 ∫vdu 较容易
=
∫ t
sec2t ant sect
dx
= ∫csct dt = lnlcsct - cottl + c
= ln
1+ x
x2
-
1 x
+ c = ln
解法二 :凑微分法
1 + x2 - 1 + C x
∫ dx = ∫
x 1 + x2
x2
=- ∫
1
dx
1 x
2
+1
1
1 x
2
d +1
1 x
= - ln
1 x
不定积分方法总结
A(a cos x b sin x) B(a cos' x b sin' x) 来做。 a cos x b sin x
sin x cos x 或 cos x sin x
。再用待定系数
简单无理函数的积分
一般用第二类换元法中的那些变换形式。
1 5 2 3 t t t c 5 3 1 (8 4 x 2 3 x 4 ) 1 x 2 c 15
例4
求
1 dx x ( x 7 2)
解：令 x 1 dx 1 dt 2
t t
1 t 1 x( x7 2) dx 1 7 ( t 2 )dt ( ) 2 t
1 arctan( x 2 ) c 2
例5
求
1 1 e x dx
1 ex ex ex 1 e x dx (1 1 e x )dx 1 dx d (1 e x ) x ln(1 e x ) c x 1 e
解法一：
1 1 e x dx
2 a （ 1 sin 2 t） a costdt
a
2
cos2 tdt
1 cos 2t a2 a dt 2 2
a2 1dt 2
cos 2tdt
a2 a2 1 t ( sin 2t ) c 2 2 2
sin t cost
x a a2 x2 a x a2 x2 a2
f ( x)dx [ f [ g (t )]g ' (t )dt]
t g 1 ( x )
例1
不定积分公式总结
不定积分公式总结不定积分是微积分中的一项重要内容，它是定积分的逆运算。
在不定积分中，我们需要找到原函数，即原函数的导函数为被积函数。
在实际运算中，我们会使用一系列的公式和方法来求解不定积分。
以下是一些常用的不定积分公式总结。
1. 线性函数：对于形如 f(x) = ax + b 的线性函数，其不定积分为F(x) = (1/2)ax^2 + bx + C，其中 a、b 和 C 为常数。
2.幂函数：不定积分的幂函数公式为F(x)=(1/(n+1))x^(n+1)+C，其中n为实数且n≠-1、例如，对于x^3的不定积分，结果为F(x)=(1/4)x^4+C。
3. 指数函数：不定积分的指数函数公式为 F(x) = (1/a^x * ln，a，) + C，其中 a 为正实数且a ≠ 1、例如，对于 2^x 的不定积分，结果为 F(x) = (1/ln2)2^x + C。
4. 对数函数：不定积分的对数函数公式为 F(x) = x * (ln，x， - 1) + C。
5. 三角函数：不定积分的三角函数公式包括正弦函数、余弦函数、正切函数和余切函数等。
例如，正弦函数的不定积分为 F(x) = -cos(x) + C，余弦函数的不定积分为 F(x) = sin(x) + C。
6. 反三角函数：不定积分的反三角函数公式为 F(x) = arcsin(x) +C 或 F(x) = arccos(x) + C。
其中，arcsin(x) 表示 x 的反正弦函数。
7. 代换法：对于一些复杂的函数，我们可以通过代换来简化积分运算。
常用的代换方法包括令 u = g(x)，然后求 du/dx，并将原函数中的x 替换为 u。
8.部分分式分解法：对于一些有理函数，我们可以将其进行部分分式分解，然后再分别求不定积分。
9. 分部积分法：分部积分法是一个用于简化一些积分的方法。
其公式为∫(u * dv) = uv - ∫(v * du)。
这个公式通过不断的选取 u 和dv 来进行迭代，从而简化复杂函数的积分。
高等数学（上）第四章不定积分
第四章 不定积分内容：不定积分的概念和性质、换元积分法、分部积分法、几种特殊类型函数的积分、简单无理函数的积分、积分表的使用。
要求：理解不定积分的概念和性质，掌握不定积分的基本公式、换积分法和分部积分法，理解有理函数的积分，了解简单无理函数的积分重点：不定积分的概念和性质；不定积分的基本公式；换元积分法、分部积分法、 难点：凑微分、三角代换法、分部积分法到目前为止，我们已经学会了对函数作如下运算：四则、复合、求导. 在四则运算中, 加减法互为逆运算, 积商也互为逆运算; 我们能将简单函数复合, 也能将复合函数分解. 于是, 我们自然会想到这点: 既然我们能求得任一函数的导数, 我们当然也想知道谁的导数是一个任意给定的函数呢? 即研究求导的逆运算.例: 对于变速直线运动, 若已知位移函数)(t s s =, 则即时速度)(t s v '=, 反之, 若已知)(t v v =, 能否求得位移函数?§1. 不定积分的概念与性质一、原函数与不定积分的概念1. 原函数定义: 设)(),(x F x f 在区间I 上有定义, 若∀x ∈I, 有)()(x f x F =' (或dx x f x dF )()(=)则称)(x F 为)(x f 在I 上的原函数.例: -sinx 是cosx 的原函数, x ln 是x1的原函数. 我们自然会提出三个问题:(1) 是不是任一函数都有有原函数. (2) 一个函数的原函数是否唯一.(3) 若不唯一, 不同的原函数间的关系. 逐一回答:(1) 定理: 若)(x f 在I 上连续, 则存在)(x F , 使得)()(x f x F ='. (2) 常数的导数为0. 若)()(x f x F =', 则())()(x f C x F ='+. (3) 若)()()(x G x f x F '==', 则()0)()(='-x F x G . 回忆中值定理得到的重要结果, 可得:Cx F x G Cx F x G +==-)()()()(综合(2), (3), 得出结论: 若)(x F 是)(x f 的一个原函数, 则 1°所有的)(x F +C 也是)(x f 的原函数. 2°)(x f 的任一原函数也写成)(x F +C.即})({C x F +(C 为任意常数)是)(x f 的所有原函数的集合. 命名之. 2. 不定积分定义: 函数)(x f 的全体原函数称为)(x f 的不定积分, 记作⎰dx x f )(.若)()(x f x F =', 则⎰dx x f )(=)(x F +C.⎰: 积分符号; )(x f 被积函数; dx x f )(被积表达式;x : 积分变量; C: 积分常量. 例1.C x xdx C x dx x +=+=⎰⎰sin cos ,4143例2. 证明:C x dx x +=⎰ln 1.证一: ⎩⎨⎧<->=0)ln(0ln ln x x x xx()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧<-->='0101ln x xx x x证二: 2ln ln x x =为简便, 记C x dx +=⎰ln 1.(曲线族中任意一条曲线都可由另一条曲线经过上下平移而得到, 表现在图形上, 即: 所有平行于y 轴的虚线被相同的两条积分曲线所截得的长度都相同.)3. 不定积分与导数、微分的关系()()Cx F x dF C x F dx x F dxx f dx x f dx f dx x f +=+='=='⎰⎰⎰⎰)()(,)()()2()()(),()()1(不定积分与导数、微分互为逆运算. 注2: 导数是一个函数, 不定积分是一族函数.二、基本积分公式由导数公式，可直接得出积分公式Caa dx a C e dx e C x xdx x C x xdx x C x xdx dx x C x xdx dx x Cx xdx C x xdx Cx dx x Cx dx x Cx dx x C x dx x C kx kdx xxx x +=+=+-=⋅+=⋅+-==+==+-=+=+=-+=++=-≠++=+=⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰+ln )13()12(csc cot csc )11(sec tan sec )10(cot csc sin 1)9(tan sec cos 1)8(cos sin )7(sin cos )6(arcsin 11)5(arctan 11)4(ln 1)3()1(11)2()1(2222221μμμμ三、不定积分的运算法则[]⎰⎰⎰⎰⎰⎰±±±=±±±=dxx f dx x f dx x f dx x f x f x f dxx f k dx x kf n n )()()()()()()2()()()1(2121.例1.⎰⎰+--+dxx x xdxx e x )213114()2()cos 52()1(2 例2.()⎰⎰-=dx x xdx 1sec tan22例3. ⎰⎰+-+=+dt t t dt t t 22221111例4. ⎰⎰+=dt xx x x dt x x 222222cos sin cos sin cos sin 1§2. 换元积分法积分的许多方法都是来源于求导（微分）公式，凑微分法来源于复合函数求导公式，或者说是一阶微分形式不变性.一、第一类换元法（凑微分法）(){}()⎰⎰⎰=='=='⇒'=⋅'=+='⇒'⋅='⋅='⋅'='duu f dx x x f du u F dx x F x F d C x F dx x x f x x f u u f u u F x F x u x x u f u F xx u x)()()]([)()]([)]([)]([()()]([)()]([)()()]([)()()()(ϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕ定理 设)(u f 有原函数，)(x u ϕ=可导，则)()()()]([)()]([x u duu f x d x f dx x x f ϕϕϕϕϕ=⎰⎰⎰=='此定理的实质是将对变量x 的积分转化为对x 的函数)(x ϕ的积分.1. b ax x +=)(ϕ例1.⎰xdx 2sin 2不能对⎰xdx 2sin 直接积分, 但若令u=2x, 则可对⎰udu sin 直接积分, 只需将原积分中的“dx ”转化为“du ”即“d(2x)”.Cx C u udu x xd xdx xu +-=+-===⎰⎰⎰=2cos cos sin )2(2sin 2sin 22 熟练后可省略例2. []⎰⎰⋅++=+21)12()12sin()12sin(x d x dx x 例3. ⎰-dx x 100)45(, ⎰-dx x 23)45(若是二或三次方, 或许可以考虑二项展开, 但对于100次或是非正整数次方显然不适用.例4.⎰⎰+→+dx x dx x a 222111例5.⎰⎰-→-dx xdx xa 222111一般地, ⎰⎰++=+)()(1)(b ax d b ax f a dx b ax f . 2.b ax x +=2)(ϕ例6. ⎰dx xe x 22 例7.⎰-dx x a x2一般地,⎰⎰++=+)()(21)(222b ax d b ax f adx b ax xf . 利用1111+++=μμμμdx x dx x , 我们常用的凑微分法有: ⎰⎰⎰⎰⎰⎰⋅=⋅⋅-=⋅⋅=⋅xd f dx x fxd f dx x f dx f dx f x 2131232例8.⎰dx x x 1tan 122例9.⎰dx xe x33. 其它类型例10. ⎰⎰=dx xxxdx cos sin tan , ⎰xdx cot 例11.⎰+dx x x 21arctan把对x 积分转化为对)(x ϕ积分，即)()(x d f dx f x ϕϕ⋅→⋅'，这实际上也是一个积分过程，只是这个积分较为直接明了，因此，所有积分公式都可以被考虑用于凑微分.如:⎰⎰⋅=⋅x d f dx f x ln 14. 综合性凑微分(先变形, 再凑) ① 代数变形例12. ⎰-dx x x2例13. C ax ax a dx x a C a x ax a dx a x +-+=-++-=-⎰⎰ln 211,ln 2112222例14.⎰⎰++=++dx x dx x x 2)3(1116122例15.⎰⎰-+=--dx x x dx x x )1)(3(12312总之: ⎰⎪⎩⎪⎨⎧→→→++arctanln12不可分解因式可分解因式dx c bx ax 例16.⎰⎰+-=--dx x dx xx 22)1(21211例17．⎰⎰+=dx x xdx 212cos cos 2例18. C x x x dx x xdx +++=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎰⎰832sin 414sin 321212cos cos 24例19. ⎰⎰--=x d x xdx cos )cos 1(sin 23例20. ⎰⎰--=x xd x xdx x cos cos )cos 1(cos sin2223例21.⎰⎰+=dx xx xdx x 22sin 8sin 3cos 5sin总结之:⎰⎰⎰→⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⋅⋅⋅→⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧→⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧++积分化和差公式平方和公式并换元倍角公式降次dx Bx Ax Bx Ax Bx Ax dx x x dx x x n n n ncos cos sin sin cos sin )3(cos sin )2(cos sin )1(121222例22.⎰xdx csc()Cx x xx C x x C x x C x x x d x dx xx dx x xdx ++-=+-=+-+-=+-+-=++-=--===⎰⎰⎰⎰)cot ln(csc sin cos 1ln cos 1cos 1ln 21cos 1cos 1ln 211cos 1cos ln 21cos cos 11sin sin sin 1csc 2222 Cx x xdx C x x xdx ++-=++=⎰⎰)cot ln(csc csc )tan ln(sec sec 总结: 三角函数微分、积分公式记忆： (1) 弦函数↔ 弦函数; 切函数↔ 割函数 (2) 正函数→ 正号; 余函数→ 负号例23.⎰⎰⎰-=--=+dx x xdx x x dx x 22cos sin 1sin 1sin 1sin 11在积分过程中, 分母中的正减号是积分的障碍.二、第二类换元法（变量置换法）定理 设)(t x ψ=是单调且可导的函数，0)(≠'t ψ. 又设)()]([)(t t f t g ψψ'=有原函数, 则[]⎰⎰-='=)(1)()]([)(x t dt t t f dx x f ψψψ.事实上:[]C t G dt t g dt t t f t d t f dxx f x t t x +=='=⋅=⎰⎰⎰⎰-==)()(1)()()()]([)]([)]([)(ψψψψψψ第二类换元的实质是将f (x )复杂式变简单或将明显不可积变为可积. 1. 三角代换例1.⎰+dx x 112Ct t tdt t t d t dxx t x ++=⋅==+⎰⎰⎰=)tan ln(sec sec sec 1)(tan sec 1112tan 2不定积分是被积变量的函数, 故需写成x 的函数. 而用反函数代入的方法显然很繁琐.1tan tan x t t x =⇒=, 即在直角三角形中, t 是一个锐角, x 是其对边, 1是其邻边.⎰⎰+++=++++=++==C x a x dx a x C x x dx x x t t )ln(1)1ln(1111cos 1sec 2222222例2.⎰-dx ax 221xCa x x C aa x a x C t t tdtt t t a d t a dxax xa t ta x +-+=+-+=++=⋅==-==⎰⎰⎰)ln()ln()tan ln(sec tan sec tan 1)sec (tan 12222cos sec 22积分公式:⎰++±=±C x a x dx a x )ln(12222例3．⎰-dx x a 2C ax a a x a x a C t t t a dt t a tdtat td adx x a ax t t a x +-⋅+=++=+===-⎰⎰⎰⎰==)(arcsin 2)cos sin (2)2cos 1(2cossin cos 22222222sin sin 2三角代换的实质：用六角形公式消去根式(或分母)中平方和、平方差.2. 根式代换例4.⎰++dx x 1211Cx x C t t dt t t t d t dxx t x t x +++-+=++-=+-+=-+=++⎰⎰⎰=+-=)121ln(12)1ln(11121111211212212例5.⎰+xx dx)1(322a x -xCt t dt t t dt t t xx t x tx +-=+-+=+=+⎰⎰⎰==arctan 661116)1(1)1(22632366例3.dx xx⎰-+11 （选讲、习题课） 法一：()dt t t t td t xxt t x ⎰⎰+=+-==-++-=2222111114)121(22 法二：()⎰⎰⎰⎰⎰+=--=-=--=--==dt t dt tt dt t t dx x x dx x x t x )sin 1(sin 1sin 1sin 1cos 111122sin 222法三：()()⎰⎰⎰⎰-+-=-+=-+=2222221121111111x d x dx xdx xx dx x x§3.分部积分法由导数的乘法公式:())()()()()()(x g x f x g x f x g x f '+'=',可知)()(x g x f 是)()()()(x g x f x g x f '+'的一个原函数,即[])()()()()()()()()()()()()()()()()()(x df x g x g x f x dg x f dx x g x f x g x f dx x g x f C x g x f dx x g x f x g x f ⎰⎰⎰⎰⎰-=⇔'-='⇒+='+' 其实质是将被积函数看作两个函数的乘积,将其中一个函数先凑到d 的后面(做一部分积分),从而变形为求另一个函数的积分.简言之,将被积表达式写成d 前面一部分,d 后面一部分,再交换前后两部分的位置.分部积分公式:⎰⎰⎰⎰'-=-=='dx u v uv vdu uv udv dx v u 例1.⎰xdx x sinx,sinx 都可以放到d 的后面去,但是,变形后的结果截然不同:前者变形为求⎰xdx xsin 2,后者变形为求⎰xdx cos ,显然选择后者.注: 选择u,v(d 前函数,d 后函数)的原则: (1)v 明显可求(2)简单比v u u v ''(即新得到的积分比原积分简单) 例2.⎰dx xe x例3. ⎰dx e x x 2例4.⎰xdx x ln 2例5. ⎰xdx ln , ⎰xdx 2ln例6. ⎰xdx arcsin例7. ⎰xdx e xsin例8. ⎰=xdx x I sec tan 2(选讲)⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰--=+-=-=-==⋅==xdxI x x xdx x x x xdx x x x xd x x xxd xdx x x xdxx I sec sec tan sec )1(tan sec tan sec sec tan tan sec sec tan sec tan sec tan tan sec tan 232 注2.分部积分法主要类型:dxe ax ax x e ax ax d x dxe ax ax x ax n ax n ax n ⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⋅→⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧→⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⋅⎰⎰⎰-sin cos sin cos cos sin )1(1\函数类型不变求导后积分后降次求导dx x ax ax x n ⎰⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⋅类型趋同求导后类型不变积分后ln arctan arcsin )2(dx x d x ax ax n ⎰⎰→⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧→+幂函数1ln arctan arcsin方程二次分部积分函数类型不变求导后积分→⎭⎬⎫⎩⎨⎧⋅→⎭⎬⎫⎩⎨⎧⋅→⎭⎬⎫⎩⎨⎧→⎭⎬⎫⎩⎨⎧⋅⎰⎰⎰⎰dx bx bx e dx bx bx e e d bx bx dxbx bx e ax ax ax ax cos sin sin cos cos sin cos sin )3(\例9.⎰dx ex例10. dx xexdx e xx⎰⎰-=22cos 1sin 2例11. dx xe dx x e xx ⎰⎰=22sin cos sin 例12. ()dx x x xdx x ⎰⎰-=1sec tan 22 例13. ⎰=dx x I )sin(ln例14.⎰+++dx xx x 221)11ln(不定积分小结一积分公式(分类分组) 1．幂函数类⎪⎩⎪⎨⎧-≠⎰⎰dx xdx x 11(μμ ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-+⎰⎰dx ax dx ax 222211⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧±-⎰⎰dx a x dx x a 222211 2．指数函数类⎪⎩⎪⎨⎧⎰⎰dx a dxe xx3．三角函数类⎪⎩⎪⎨⎧⎰⎰xdx xdx cos sin⎪⎩⎪⎨⎧⎰⎰x d x x d x s e c t a n⎪⎩⎪⎨⎧⎰⎰x d x x d x c s c c o t⎪⎩⎪⎨⎧⎰⎰xdx xdx 22csc sec⎪⎩⎪⎨⎧⎰⎰x d x x x d x x c s c c o t s e c t a n 二、凑微分法)()()()]([)()]([x u duu f x d x f dx x x f ϕϕϕϕϕ=⎰⎰⎰=='常用的凑微分法有:⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⋅=⋅⋅-=⋅⋅=⋅⋅=⋅+⋅=⋅xd f dx x fx d f dx x f dx f dx f x dx f dx xf b ax d f a dx f 213121)(12322⎰⎰⎰⎰⎰⎰⋅=⋅⋅⋅-=⋅⋅⋅=⋅xxdef dx f e x d f dx f x x d f dx xfcos sin ln 二、变量置换法[])()(1)()]([)]([)]([)(x t t x dt t t f t d t f dx x f -==⎰⎰⎰'=⋅=ψψψψψψ 常用代换:1. 三角代换⎰⎰⎰⎰⎰⎰====-=+=-tdtt t a f a dx a x f tdtt a f a dx x a f tdtt a f a dx x a f ta x ta x ta x tan sec )tan ()(sec )sec ()(cos )cos ()(22sec 22222tan 2222sin 222. 根式代换⎰⎰--=+=⋅=++dt t t t f anmdxb ax b ax f nm n m ab tx b ax t mn nmnm 1),(),( 三、分部积分法⎰⎰⎰⎰'-=-=='dx u v uv vdu uv udv dx v u分部积分法主要类型:dxe ax ax x e ax ax d x dxe ax ax x ax n ax n ax n ⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⋅→⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧→⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⋅⎰⎰⎰-sin cos sin cos cos sin )1(1\函数类型不变求导后积分后降次求导dx xax ax x n ⎰⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⋅ 类型趋同求导后类型不变积分后ln arctan arcsin )2(dx x d x ax ax n ⎰⎰→⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧→+幂函数1ln arctan arcsin方程二次分部积分函数类型不变求导后积分→⎭⎬⎫⎩⎨⎧⋅→⎭⎬⎫⎩⎨⎧⋅→⎭⎬⎫⎩⎨⎧→⎭⎬⎫⎩⎨⎧⋅⎰⎰⎰⎰dx bx bx e dx bx bx e e d bx bx dxbx bx e axax ax axcos sin sin cos cos sin cos sin )3(\ 注2:有些函数经过变形、代换后成为上述类型.注3:选择u,v(d 前函数,d 后函数)的原则:留在d 前的函数求导后变易, 进入d 的函数积分后不变难.四、特殊函数积分归类 归类1:⎰⎪⎩⎪⎨⎧→→→++arctan ln 12平方和平方差dx c bx ax 归类2:⎰⎩⎨⎧→<→>→++arcsin 0012a a dx c bx ax 三角代换 归类3:⎰⎰⎰→⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⋅⋅⋅→⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧→⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧++积分化和差公式平方和公式并换元倍角公式降次dx Bx Ax Bx Ax Bx Ax dx x x dx x x n n n ncos cos sin sin cos sin )3(cos sin )2(cos sin )1(121222 归类4：有理函数.。
不定积分中五个公式的推导(三角换元)
出的
x2 a2 。 a
a 2 x 2 dx
x a sin t ,
2
a2 x 1 arcsin( ) x 2 a 2
a2 x2 C
t
2
2
a cos t d ( a sin t ) a 2 cos
t dt
a2 2
(1 cos
2 t ) dt
a2 a2 dt cos 2 td ( 2 t ) 2 4 a2 a2 a2 a2 t sin 2 t C t sin t cos t C 2 4 2 2 a2 x a2 x a2 x2 arcsin( ) C 2 a 2 a a a2 x 1 arcsin( ) x a2 x2 C 2 a 2
回代 tan t 因此，I ln x 1 ； sec t a cos t x2 a2 （为正） a
x x2 a2 C ' ln( x x 2 a 2 ) C a
x
x2 a2
a
【总结】对于三角换元法，当令 x a sin t 或 x a tan t 时，这种两情况显得比较 简单， 不需要讨论 a 2 x 2 或 a 2 x 2 开根号后的正负；而当令 x a sec t 的情况 较为复杂，需要讨论两种情况：
sec tan sec d sec tan 2 d sec tan ln | sec tan | tan d sec tan d sec sec tan ln | sec tan | C' 2 x2 a2 a2 x x2 a2 ln C' a 2 a
不定积分的几种形式及求解技巧
不定积分的几种形式及求解技巧不定积分是微积分中的重要概念，通常用来求解函数的原函数。
在求解不定积分时，我们有几种不同的形式和求解技巧。
1. 一般形式不定积分：一般形式的不定积分表示为∫f(x)dx，其中f(x)是要求积分的函数。
求解一般形式的不定积分的方法主要有以下几种：- 直接积分法：根据不同函数的性质，应用相关的积分求法，例如多项式函数、三角函数、指数函数等。
例如，对于多项式函数f(x)=x^n，不定积分为∫x^n dx=(1/(n+1))x^(n+1)+C，其中C是常数。
- 分部积分法：分部积分法可以将一个复杂的函数积分转化为两个简单函数的乘积积分。
公式表达为：∫u dv = uv - ∫v du。
通过选取适当的u和dv，进行分部积分求解不定积分。
例如，对于函数f(x)=x*sin(x)，可以令u=x，dv=sin(x)dx，然后进行分部积分求解。
- 代换法：代换法是通过选择一个新的变量来简化不定积分的求解过程。
通过选择适当的代换变量可以将复杂的函数转化为一个简单的函数。
例如，对于函数f(x)=e^x，我们可以令u=e^x，然后进行代换求解。
- 部分分式分解法：当不定积分的被积函数可以使用部分分式分解时，就可以将其转化为一组简单的分式的和的形式，然后依次求解。
例如，对于函数f(x)=1/(x^2+1)，可以将其分解为1/((x+1)(x-1))的形式，然后再分别进行不定积分求解。
2. 特殊形式不定积分：特殊形式的不定积分是指一些常见的函数在积分过程中的特殊形式。
这些特殊形式的不定积分可以通过特定的方法进行求解。
常见的特殊形式不定积分有以下几种：- 三角函数不定积分：对于一些常见的三角函数，例如sin(x)、cos(x)、tan(x)等，其不定积分可以通过特定的恒等变换和公式进行求解。
例如，∫sin(x)dx=-cos(x)+C，∫cos(x)dx=sin(x)+C，∫tan(x)dx=-ln|cos(x)|+C。
定积分公式和不定积分公式
定积分公式和不定积分公式定积分公式和不定积分公式数学中，积分是一个非常重要的概念。
根据积分的算法分类，可以分为定积分和不定积分两种类型。
在这两种类型之间，有着一系列的公式存在，下面将会对定积分公式和不定积分公式进行详细讨论。
一、定积分公式定积分公式是求解定积分时需要用到的一种数学公式。
在定积分的基础上，使用定积分公式可以极大的方便计算的过程，加快处理的速度。
常见的定积分公式有：（1）基本积分公式指数函数积分：$$\int e^xdx=e^x+C$$幂函数积分：$$\int x^ndx=\frac{x^{n+1}}{n+1}+C$$三角函数积分：$$\int \sin x dx=-\cos x+C$$$$\int \cos x dx=\sin x+C$$$$\int \tan x dx=\ln |\sec x|+C$$$$\int \cot x dx=\ln |\sin x|+C$$（2）换元积分公式逆元未知法：$$\int f(g(x))g'(x)dx=F(g(x))+C$$公式法：$$\int f(x)dx=\int \frac{f(ax+b)}{a}dx$$二、不定积分公式不定积分公式是一个求解不定积分的方法。
使用不定积分公式可以把不定积分转化为已知函数与常数的和。
常见的不定积分公式有：（1）基本积分公式指数函数积分：$$\int e^xdx=e^x+C$$幂函数积分：$$\int x^ndx=\frac{x^{n+1}}{n+1}+C$$三角函数积分：$$\int \sin x dx=-\cos x+C$$$$\int \cos x dx=\sin x+C$$（2）分部积分公式$$\int udv=uv-\int vdu,$$其中 $u$ 和 $v$ 分别为积分中的两个函数。
通过这样的分部积分，可以将一个较难求的积分，将其转化为两个较容易求的积分。
（3）三角代换公式$$\int R(\sin x,\cos x)dx$$此处，$R(\sin x,\cos x)$ 是一个使用 $\sin x$ 和 $\cos x$ 组成的有理函数。
不定积分的定义
不定积分的定义不定积分是微积分中重要的概念之一，可以用来求出函数的原函数。
这篇文章旨在介绍不定积分的定义，以及如何求解不定积分。
不定积分定义不定积分的定义是：设f(x)是定义在区间I上的一个函数，如果存在一个函数F(x)，使得对于区间内任意一点x∈I，都有F'(x) = f(x)，那么F(x)就是f(x)在区间I上的一个原函数，记作：∫ f(x) dx = F(x) + C其中C是任意常数，称为“积分常数”。
不定积分的求解方法在求解不定积分时，我们需要先找到f(x)的原函数F(x)，然后将F(x)加上一个任意常数C，即可得到函数的不定积分。
但是，F(x)的求解并不总是容易的，有时需要使用一些技巧和公式。
下面介绍一些常用的求解不定积分的方法：1. 直接求导数对于一些常见的函数，我们可以根据其求导数的知识来求解其不定积分。
例如，我们知道sin(x)的导数是cos(x)，那么sin(x)的不定积分就是-cos(x) + C。
2. 代换法有时候，我们可以通过代换来简化不定积分的求解。
例如，当需要求解∫2x(1+x^2)dx时，我们可以将1+x^2看做一个整体，令u = 1+x^2，那么dx = du/2x，将其代入原式中得到：∫2x(1+x^2)dx = ∫u du = (u^2/2) + C = (1+x^2)^2/2 + C3. 分部积分法对于一些积分形式为乘积形式的函数，我们可以使用分部积分法来求解其不定积分。
例如，需要求解∫x^2sin(x)dx时，我们可以将其分解为x^2的导数和sin(x)的原函数相乘，即：∫x^2sin(x)dx = -x^2cos(x) + 2∫xcos(x)dx对于∫xcos(x)dx，我们仍然可以使用分部积分法，将x看做一个整体，cos(x)的原函数为sin(x)，以此类推。
最终得到：∫x^2sin(x)dx = -x^2cos(x) + 2xsin(x) + 2cos(x) + C4. 三角换元法三角换元法是一种常用的代换方法，在需要求解一些三角函数的不定积分时特别有用。
不定积分的解法汇总
不定积分的解法汇总不定积分是高等数学中的一个重要概念，也是求解一些数学问题的基础。
本文将介绍不定积分的解法汇总，帮助读者更好地掌握这一概念。
一、基本积分法基本积分法是指对于一些可以拆解为基本函数的函数，我们可以根据这些基本函数的积分公式来求解其不定积分。
这些基本函数包括幂函数、指数函数、三角函数和对数函数等。
具体的方法是按照基本函数的积分公式来求解不定积分。
例如：对于$f(x)=x^2$，由基本积分法可知其不定积分为$\intf(x)dx=\dfrac{1}{3}x^3+C$，其中$C$为常数项。
二、分部积分法分部积分法是指对于一个积分式子，我们可以将其分解为两个函数的乘积，然后利用分部积分公式来求解不定积分。
分部积分公式为：$$\int u(x)v'(x)dx=u(x)v(x)-\int v(x)u'(x)dx$$其中$u(x)$和$v(x)$为待定的函数。
根据分部积分公式可得：$$\int x\sin x dx=-x\cos x+\int\cos x dx=x\sin x+\cos x+C$$其中$C$为常数项。
三、换元积分法换元积分法是指将原来的自变量替换为新的自变量，从而将原来的积分式子转化为新的积分式子。
对于新的积分式子我们可以更加容易地用基本积分法或分部积分法来求解。
例如：对于$f(x)=\dfrac{1}{1+x^2}$，我们可以取$x=\tan u$，则$d(x)=\dfrac{1}{\cos^2 u}du$，从而$x^2=\tan^2 u-1$。
带入原式可得：$$\int \dfrac{1}{1+x^2}dx=\int \dfrac{1}{1+\tan^2 u}\cdot \dfrac{1}{\cos^2 u}du=\int \dfrac{\cos^2 u}{\cos^2 u+\sin^2 u}du=\int \cos^2 u du$$由于$\cos^2 u=\dfrac{1+\cos 2u}{2}$，所以有：带回原来的自变量$x$，则有：四、三角代换法三角代换法是指将积分式子中的幂函数用三角函数来代换，从而将原式转化为更容易求解的积分式子。
不定积分公式总结
不定积分公式总结不定积分是微积分中的一个重要概念，它是求导的逆运算。
在数学分析、物理学、工程学等领域都有着广泛的应用。
不定积分公式众多，熟练掌握这些公式对于解决积分问题至关重要。
下面我们就来对常见的不定积分公式进行总结。
一、基本积分公式1、常数的积分：∫k dx ＝ kx ＋ C （k 为常数）这是最简单的积分公式，常数的积分就是常数乘以自变量再加上常数 C。
2、幂函数的积分：∫x^n dx ＝（1/（n ＋ 1)）x^（n ＋ 1) ＋ C （n ≠ －1）∫x^（－1) dx ＝ ln|x| ＋ C对于幂函数的积分，当指数不为－1 时，将指数加 1 然后除以新的指数，再加上常数 C；当指数为－1 时，积分结果为自然对数。
3、指数函数的积分：∫e^x dx ＝ e^x ＋ C∫a^x dx ＝（1/ln a)a^x ＋ C （a ＞ 0，a ≠ 1）指数函数 e^x 的积分就是其本身，而对于底数为 a 的指数函数，积分结果需要除以其底数的自然对数。
4、对数函数的积分：∫ln x dx ＝ x ln x x ＋ C这是对数函数的一个重要积分公式。
5、三角函数的积分：∫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| ＋ C三角函数的积分需要牢记这些常见的公式，在解题中经常会用到。
二、凑微分法相关公式凑微分法是积分中的一种重要方法，通过对被积表达式进行适当的变形，将其凑成某个函数的微分形式，然后进行积分。
1、例如：∫f(ax ＋ b) dx ＝（1/a)∫f(u) du （令 u ＝ ax ＋ b）2、∫cos(ax ＋ b) dx ＝（1/a)sin(ax ＋ b) ＋ C （令 u ＝ ax ＋ b）3、∫sin(ax ＋ b) dx ＝（1/a)cos(ax ＋ b) ＋ C （令 u ＝ ax ＋ b）凑微分法需要我们对函数的形式有敏锐的观察力，能够准确地找到合适的代换。
不定积分的参数化代换法
不定积分的参数化代换法在高中数学学习中，我们学习了如何求一些简单的不定积分，比如幂函数的不定积分、指数函数的不定积分等等，但遇到一些相对复杂的函数时，求其不定积分却需要我们学习新的方法，其中一个重要的方法就是参数化代换法。
一、基本思想我们在学习函数求导时，曾学到过链式法则，即如果f(x)和g(x)都是可导函数，则复合函数f（g(x)）的导数可以表示为f'(g(x))*g'(x)。
同样地，我们对于一些相对复杂的函数在进行不定积分时，也可以采用链式法则进行变形，然后再通过参数代换法来解决问题。
这里举一个简单的例子。
考虑求$\int x\sqrt{x+2}dx$，可设$u=x+2$，则$du=dx$，且$x=u-2$，故原式可写为：$$\int x\sqrt{x+2}dx=\int (u-2)\sqrt{u}du=\int u\sqrt{u}du-2\int\sqrt{u}du=\frac{2}{5}u^{\frac{5}{2}}-\frac{4}{3}u^{\frac{3}{2}}+C$$将$u=x+2$代回，即得$\intx\sqrt{x+2}dx=\frac{2}{5}(x+2)^{\frac{5}{2}}-\frac{4}{3}(x+2)^{\frac{3}{2}}+C$。
这里的关键步骤就是通过变量代换将原式进行简化，从而使得式子变得相对简单，以便于我们进行求解。
二、常见的代换方式1.三角代换三角代换法是我们学习不定积分时最常使用的代换方法之一，其基本思想就是引入三角函数的平方，从而把包含有根式的因子化为三角函数的形式。
特别地，当被积函数中可被表示成平方根形式的项仅为有理数的时候，使用这种代换方法通常会得到简单的积分式。
举个例子，考虑$\int\frac{dx}{x^2\sqrt{x^2-1}}$，可设$x=\sec t$，则$dx=\sec t\tan tdt$，且$\sqrt{x^2-1}=\tan t$，故原式可以写成：$$\int\frac{dx}{x^2\sqrt{x^2-1}}=\int\frac{\sec t\tantdt}{\sec^2t\tan t}=\int cos tdt=\sin^{-1}\frac{1}{x}+C$$将$x=\sec t$代回即可得到最终结果。
不定积分三角函数万能公式
不定积分三角函数万能公式不定积分的三角函数万能公式是指一系列用于求解三角函数不定积分的公式。
这些公式可以帮助我们在求解复杂的三角函数积分时，通过变换或替换的方式进行简化。
在本篇文章中，我们将介绍常见的三角函数不定积分公式，并给出它们的推导和应用。
1.积分公式不妨先从三角函数的定义入手。
我们知道，正弦函数和余弦函数的定义分别是：sin(x) = (e^(ix) - e^(-ix)) / (2i)cos(x) = (e^(ix) + e^(-ix)) / 2其中，i是虚数单位。
这两个定义可以帮助我们化简三角函数的积分。
2.基本不定积分考虑到求导和积分是互逆的操作，我们可以根据导函数的性质得到一些基本的不定积分公式。
- ∫sin(x) dx = -cos(x) + C- ∫cos(x) dx = sin(x) + C这是求解三角函数不定积分的最基本的公式。
3.幂函数的三角函数不定积分当需要计算幂函数乘以三角函数的积分时，我们可以通过换元法将其转化为三角函数的积分。
设幂函数f(x)=x^n，那么：∫x^n*sin(x) dx = -x^n*cos(x) + n∫x^(n-1)*cos(x) dx∫x^n*cos(x) dx = x^n*sin(x) - n∫x^(n-1)*sin(x) dx通过这个公式，我们可以将幂函数乘以三角函数的积分转化为含有更低次幂的积分。
重复应用这个公式，我们可以将其化简为基本不定积分的形式。
4.三角函数的乘积积分有时候，我们需要求解两个三角函数的乘积积分。
这时，我们可以使用积化和差公式将其转化为多个三角函数积分的和或差。
设乘积sin(x)*cos(x)的不定积分为∫sin(x)*cos(x) dx。
我们可以使用积化和差公式sin(2x) = 2sin(x)*cos(x)将其转化为两个三角函数积分的和：∫sin(x)*cos(x) dx = ∫(1/2)sin(2x) dx = -(1/4)cos(2x) + C 通过这个公式，我们可以将三角函数乘积的积分转化为单个三角函数的积分。
不定积分计算的各种方法
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巢湖学院 2015 届本科毕业论文（设计）
不定积分计算的各种方法
摘 要
不定积分的求解问题对求解各种积分具有重要作用， 其求解方法 新颖且多样.本论文将要介绍一些不定积分的各种计算方法以及某些 特殊不定积分的求解方法，例如：直接积分法、换元积分法（第一换 元积分法和第二换元积分法）、分布积分法以及一些特殊类型函数的 积分；其中一些特殊类型函数的积分有：有理函数的不定积分、三角 函数有理式的不定积分、某些无理根式的不定积分,这类积分方法技 巧做了介绍；除此之外介绍了一些求解不定积分的新方法，这些方法 在不定积分的计算中使用的次数较高而且较为简单， 并且这些方法在 运算和运用过程中既简单又实用.本论文是通过结合例题探讨各种快 捷方便的不定积分的解题方法.
Key words: indefinite integral, immediate integration, integration by substitution, integration by parts, special type function integral
II
目
录
引言.......................................................................................................................................... 1 1.不定积分的概念.................................................................................................................. 1 2.不定积分的计算方法............................................................................ 错误！未定义书签。 2.1 直接积分法........................................................................................ 错误！未定义书签。 2.2 换元积分法...................................................................................................................... 3 2.2.1 第一换元积分法.......................................................................................................... 4 2.2.2 第二换元积分法.......................................................................................................... 6 2.3 分部积分法...................................................................................................................... 8 2.3.1 公式法.......................................................................................................................... 8 2.3.2 列表法.......................................................................................................................... 9 3.一些特殊类型函数的积分................................................................................................ 10 3.1 有利函数的不定积分.................................................................................................... 10 3.2 三角函数有理式的不定积分........................................................................................ 12 3.3 某些无理根式的不定积分............................................................................................ 12 4.求两类不定积分 .............................................................................................................. 14 5.结束语................................................................................................................................ 15 参考文献................................................................................................................................ 16
第二类换元法求不定积分
第二类换元法求不定积分换元的根本目的是要将式子中原本的根号去掉。
比如：被积函数含根式√(a^2-x^2），令x = asint，源式化为a*cost。
利用第二类换元法化简不定积分的关键仍然是选择适当的变换公式x = φ(t)。
此方法主要是求无理函数(带有根号的函数)的不定积分。
由于含有根式的积分比较困难，因此我们设法作代换消去根式，使之变成容易计算的积分。
下面我简单介绍第二类换元法中常用的方法：（1）根式代换：被积函数中带有根式√(ax+b），可直接令t =√(ax+b）；（2）三角代换：利用三角函数代换，变根式积分为有理函数积分，有三种类型：被积函数含根式√(a^2-x^2），令x = asint被积函数含根式√(a^2+x^2），令x = atant被积函数含根式√(x^2-a^2），令x = asect注：记住三角形示意图可为变量还原提供方便。
还有几种代换形式：（3）倒代换（即令x = 1/t）：设m,n 分别为被积函数的分子、分母关于x 的最高次数，当n-m＞1时，用倒代换可望成功；（4）指数代换：适用于被积函数由指数a^x 所构成的代数式；（5）万能代换（半角代换）：被积函数是三角函数有理式，可令t = tan(x/2)。
拓展资料：在微积分中，一个函数f 的不定积分，或原函数，或反导数，是一个导数等于f 的函数F ，即F ′= f。
不定积分和定积分间的关系由微积分基本定理确定。
其中F是f的不定积分。
三角万能公式：sin(a) = [2tan(a/2)] / {1+[tan(a/2)]²}cos(a) = {1-[tan(a/2)]^2} / {1+[tan(a/2)]²}tan(a) = [2tan(a/2)]/{1-[tan(a/2)]^2}。