24个常用积分公式推导
1. 基本积分公式:$\int x^n dx = \frac{1}{n+1}x^{n+1} + C$,其中$n$是常数,$C$是常数项。
这是最基本的积分公式,用来求解多项式函数的不定积分。
2. 幂函数积分公式:$\int a^x dx = \frac{1}{\ln a}a^x + C$,其中$a$是大于0且不等于1的常数,$C$是常数项。
该公式用于求解幂函数的不定积分。
3. 指数函数积分公式:$\int e^x dx = e^x + C$,其中$e$是自然对数的底,$C$是常数项。
这是指数函数的不定积分公式。
4. 三角函数积分公式:$\int \sin x dx = -\cos x + C$,$\int \cos x dx = \sin x + C$,$\int \tan x dx = -\ln|\cos x| + C$,$\int \cot x dx = \ln|\sin x| + C$,其中$C$是常数项。
这些是常见的三角函数的不定积分公式。
5. 反三角函数积分公式:$\int \arcsin x dx = x\arcsin x + \sqrt{1-x^2} + C$,$\int \arccos x dx = x\arccos x - \sqrt{1-x^2} + C$,$\int \arctan x dx = x\arctan x - \frac{1}{2}\ln(1+x^2) + C$,其中$C$是常数项。
这些是反三角函数的不定积分公式。
6. 对数函数积分公式:$\int \ln x dx = x\ln x - x + C$,$\int \log_a x dx = \frac{x(\ln x - \ln a)}{\ln a} + C$,其中$a$是大于0且不等于1的常数,$C$是常数项。
这些是对数函数的不定积分公式。
7. 双曲函数积分公式:$\int \sinh x dx = \cosh x + C$,$\int \cosh x dx = \sinh x + C$,$\int \tanh x dx = \ln|\cosh x| + C$,$\int \coth x dx = \ln|\sinh x| + C$,其中$C$是常数项。
这些是双曲函数的不定积分公式。
8. 分部积分公式:$\int u dv = uv - \int v du$。
分部积分公式是求解两个函数的乘积的不定积分时常用的方法。
9. 替换积分法:设$u=g(x)$是可导函数,$y=f(u)$是$u$的一个原函数,则$\int f(g(x))g'(x) dx = \int f(u) du$。
替换积分法是通过将被积函数中的一个部分替换成一个新的变量,从而简化积分计算的方法。
10. 有理函数积分公式:对于有理函数$\frac{P(x)}{Q(x)}$(其中$P(x)$和$Q(x)$为多项式函数),可以将其分解为部分分式之和,然后利用基本积分公式进行求解。
有理函数积分公式是求解有理函数的不定积分时常用的方法。
11. 弧长公式:$\int ds = \int \sqrt{1+\left(\frac{dy}{dx}\right)^2} dx$。
弧长公式用于计算曲线的弧长。
12. 曲面面积公式:$\int dS = \int \sqrt{1+\left(\frac{\partial z}{\partial x}\right)^2 + \left(\frac{\partial z}{\partial y}\right)^2} dxdy$。
曲面面积公式用于计算曲面的面积。
13. 旋转体体积公式:$\int V = \pi\int (f(x))^2 dx$。
旋转体体积公式用于计算由曲线绕$x$轴或$y$轴旋转一周所得到的旋转体的体积。
14. 坐标轴旋转体体积公式:$\int V = \pi\int (f(y))^2 dx$。
坐标轴旋转体体积公式用于计算由曲线绕$y$轴或$x$轴旋转一周所得到的旋转体的体积。
15. 平面图形面积公式:$\int A = \frac{1}{2}\int (x\frac{dy}{dx} - y\frac{dx}{dy}) dx$。
平面图形面积公式用于计算平面上一个闭合曲线所围成的图形的面积。
16. 球体体积公式:$\int V = \frac{4}{3}\pi r^3$。
球体体积公式用于计算球体的体积。
17. 圆锥体体积公式:$\int V = \frac{1}{3}\pi r^2 h$。
圆锥体体积公式用于计算圆锥体的体积。
18. 圆柱体体积公式:$\int V = \pi r^2 h$。
圆柱体体积公式用于计算圆柱体的体积。
19. 不等式积分公式:若在区间$[a,b]$上,有$f(x) \leq g(x)$,则$\int_a^b f(x) dx \leq \int_a^b g(x) dx$。
不等式积分公式用于确定两个函数在某个区间上积分值的大小关系。
20. 积分中值定理:若$f(x)$在闭区间$[a,b]$上连续,则存在$c \in (a,b)$,使得$\int_a^b f(x) dx = f(c)(b-a)$。
积分中值定理是微积分中的重要定理,它保证了连续函数在某个区间上的平均值存在。
21. 定积分的换元法:设$x=\varphi(t)$是连续可导的函数,将积分区间$[a,b]$通过$x=\var
phi(t)$变换为$t=\alpha$到$t=\beta$,则$\int_a^b f(x) dx = \int_\alpha^\beta f(\varphi(t))\varphi'(t) dt$。
定积分的换元法是通过变量替换来求解定积分的方法。
22. 定积分的分部积分法:$\int_a^b u v|_a^b - \int_a^b u' v dx = \int_a^b u v dx$。
定积分的分部积分法是求解两个函数的乘积的定积分时常用的方法。
23. 级数求和与积分的关系公式:$\sum_{n=0}^\infty a_n = \int_0^\infty f(x) dx$。指数函数积分
级数求和与积分的关系公式用于将级数的求和问题转化为积分的计算问题。
24. 函数的平均值公式:若$f(x)$在闭区间$[a,b]$上连续,则存在$c \in [a,b]$,使得$\int_a^b f(x) dx = f(c)(b-a)$。
函数的平均值公式保证了连续函数在某个区间上的平均值存在,并且等于该函数在某点上的函数值。
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