您现在的位置是:主页 > news > 杭州做网站的好公司有哪些/百度关键词优化首选667seo

杭州做网站的好公司有哪些/百度关键词优化首选667seo

admin2025/5/6 10:24:56news

简介杭州做网站的好公司有哪些,百度关键词优化首选667seo,网站建立项目步骤,wordpress the_terms文章目录1 不定积分的基本概念2 直接积分法-基本积分公式3 第一换元法-凑微分形式法4 第二类换元法5 分部积分求不定积分6 表格法积分7 有理函数求积分后记1 不定积分的基本概念 例1 f(x){x1,x≥012e−x12,x<0求∫f(x)dxf(x) \begin{cases} x1,\quad x\ge0\\ \frac{1}{2}e^…

杭州做网站的好公司有哪些,百度关键词优化首选667seo,网站建立项目步骤,wordpress the_terms文章目录1 不定积分的基本概念2 直接积分法-基本积分公式3 第一换元法-凑微分形式法4 第二类换元法5 分部积分求不定积分6 表格法积分7 有理函数求积分后记1 不定积分的基本概念 例1 f(x){x1,x≥012e−x12,x<0求∫f(x)dxf(x) \begin{cases} x1,\quad x\ge0\\ \frac{1}{2}e^…

文章目录

    • 1 不定积分的基本概念
    • 2 直接积分法-基本积分公式
    • 3 第一换元法-凑微分形式法
    • 4 第二类换元法
    • 5 分部积分求不定积分
    • 6 表格法积分
    • 7 有理函数求积分
    • 后记

1 不定积分的基本概念

例1
f(x)={x+1,x≥012e−x+12,x<0求∫f(x)dxf(x)= \begin{cases} x+1,\quad x\ge0\\ \frac{1}{2}e^{-x}+\frac{1}{2},\quad x\lt0\\ \end{cases}\\ 求\int{f(x)dx} f(x)={x+1,x021ex+21,x<0f(x)dx

解:f(x)在(−∞,+∞)上连续∫f(x)dx={12x2+x+C1,x≥0,C1为任意常数−12e−x+12x+C2,x<0,C2为任意常数F(x)作为f(x)的一个原函数,在x=0处连续那么C1=−12+C2,令C2=C(任意常数),则C1=−12+C∫f(x)dx={12x2+x−12+C,x≥0,C为任意常数−12e−x+12x+C,x<0解:f(x)在(-\infty,+\infty)上连续\\ \int{f(x)dx}= \begin{cases} \frac{1}{2}x^2+x+C_1,\quad x\ge0,C_1为任意常数\\ -\frac{1}{2}e^{-x}+\frac{1}{2}x+C_2,\quad x\lt0,C_2为任意常数\\ \end{cases}\\ F(x)作为f(x)的一个原函数,在x=0处连续\\ 那么C_1=-\frac{1}{2}+C_2,令C_2=C(任意常数),则C_1=-\frac{1}{2}+C\\ \int{f(x)dx}= \begin{cases} \frac{1}{2}x^2+x-\frac{1}{2}+C,\quad x\ge0,C为任意常数\\ -\frac{1}{2}e^{-x}+\frac{1}{2}x+C,\quad x\lt0\\ \end{cases}\\ 解:f(x)(,+)上连续f(x)dx={21x2+x+C1,x0C1为任意常数21ex+21x+C2,x<0,C2为任意常数F(x)作为f(x)的一个原函数,在x=0处连续那么C1=21+C2,C2=C(任意常数),C1=21+Cf(x)dx={21x2+x21+C,x0C为任意常数21ex+21x+C,x<0

注意:

  1. f(x)f(x)f(x)连续,F(x)可导。
  2. f(x)f(x)f(x)有第一类,第二类无穷间断点,则不存在原函数。
  3. f(x)f(x)f(x)有第二类震荡间断点时,可能存在原函数。

例2 ∫max{x3,x2,1}dx\int{max\{x^3,x^2,1\}dx}max{x3,x2,1}dx
解:令f(x)=max{x3,x2,1},则f(x)={x2,x≤−11,−1<x<1x3,x≥1f(x)在(−∞,+∞)上连续∫f(x)={13x3+C1,x≤−1x+C,−1<x<114x4+C2,x≥1F(x)在点x=−1出连续,所以−13+C1=−1+C,则C1=−23+CF(x)在点x=1出连续,所以14+C2=1+C,则C2=34+C∫f(x)={13x3−23+C,x≤−1x+C,−1<x<114x4+34+C,x≥1解:令f(x)=max\{x^3,x^2,1\},则\\ f(x)= \begin{cases} x^2,\quad x\le -1\\ 1,\quad -1\lt x\lt1\\ x^3,\quad x\ge1 \end{cases}\\ f(x)在(-\infty,+\infty)上连续\\ \int{f(x)}= \begin{cases} \frac{1}{3}x^3+C_1,\quad x\le -1\\ x+C,\quad -1\lt x\lt1\\ \frac{1}{4}x^4+C_2,\quad x\ge1 \end{cases}\\ F(x)在点x=-1出连续,所以-\frac{1}{3}+C_1=-1+C,则C_1=-\frac{2}{3}+C\\ F(x)在点x=1出连续,所以\frac{1}{4}+C_2=1+C,则C_2=\frac{3}{4}+C\\ \int{f(x)}= \begin{cases} \frac{1}{3}x^3-\frac{2}{3}+C,\quad x\le -1\\ x+C,\quad -1\lt x\lt1\\ \frac{1}{4}x^4+\frac{3}{4}+C,\quad x\ge1 \end{cases}\\ 解:令f(x)=max{x3,x2,1},f(x)=x2,x11,1<x<1x3,x1f(x)(,+)上连续f(x)=31x3+C1,x1x+C,1<x<141x4+C2,x1F(x)在点x=1出连续,所以31+C1=1+C,C1=32+CF(x)在点x=1出连续,所以41+C2=1+C,C2=43+Cf(x)=31x332+C,x1x+C,1<x<141x4+43+C,x1
总结:分段函数求积分

  1. 确定在分段点连续
  2. 求分段积分
  3. 统一常数

例3 证明:函数arcsin⁡(2x−1),arccos⁡(1−2x),arctan⁡x1−x都是1x−x2\arcsin(2x-1),\arccos(1-2x),\arctan\sqrt{\frac{x}{1-x}}都是\frac{1}{\sqrt{x-x^2}}arcsin(2x1),arccos(12x),arctan1xx都是xx21的原函数
证明:通过原函数求导函数即可[arcsin⁡(2x−1)]′=11−(2x−1)2⋅2=1x−x2[arccos⁡(1−2x)]′=−11−(1−2x)2⋅−2=1x−x2[arctan⁡x1−x]′=11+x1−x⋅(x1−x)′=1x−x2证明:通过原函数求导函数即可\\ [\arcsin(2x-1)]^{'}=\frac{1}{\sqrt{1-(2x-1)^2}}\cdot2=\frac{1}{\sqrt{x-x^2}}\\ [\arccos(1-2x)]^{'}=-\frac{1}{\sqrt{1-(1-2x)^2}}\cdot-2=\frac{1}{\sqrt{x-x^2}}\\ [\arctan\sqrt{\frac{x}{1-x}}]^{'}=\frac{1}{1+\frac{x}{1-x}}\cdot(\sqrt{\frac{x}{1-x}})^{'}=\frac{1}{\sqrt{x-x^2}} 证明:通过原函数求导函数即可[arcsin(2x1)]=1(2x1)212=xx21[arccos(12x)]=1(12x)212=xx21[arctan1xx]=1+1xx1(1xx)=xx21

2 直接积分法-基本积分公式

例1 ∫x41+x2dx\int{\frac{x^4}{1+x^2}dx}1+x2x4dx

多项式除法
解:∫x41+x2dx=∫(x2−1+11+x2)dx=13x3−x+arctan⁡x+C解:\int{\frac{x^4}{1+x^2}dx}=\int{(x^2-1+\frac{1}{1+x^2})dx}\\ =\frac{1}{3}x^3-x+\arctan x+C 解:1+x2x4dx=(x21+1+x21)dx=31x3x+arctanx+C
例2 求∫1x8(1+x2)dx\int{\frac{1}{x^8(1+x^2)}dx}x8(1+x2)1dx

高次多项式与低次多项式+常数乘积
解:∫1x8(1+x2)dx=∫1−x8+x8x8(1+x2)dx=∫(1+x4)(1−x2)x8dx+∫11+x2dx=1x−13x3+15x5−17x7+arctan⁡x+C解:\int{\frac{1}{x^8(1+x^2)}dx}=\int{\frac{1-x^8+x^8}{x^8(1+x^2)}dx}\\ =\int{\frac{(1+x^4)(1-x^2)}{x^8}dx}+\int{\frac{1}{1+x^2}dx}\\ =\frac{1}{x}-\frac{1}{3x^3}+\frac{1}{5x^5}-\frac{1}{7x^7}+\arctan x+C 解:x8(1+x2)1dx=x8(1+x2)1x8+x8dx=x8(1+x4)(1x2)dx+1+x21dx=x13x31+5x517x71+arctanx+C
例3 求∫tan⁡2xdx\int{\tan^2xdx}tan2xdx
解:∫tan⁡2xdx=∫(sec⁡2x−1)dx=tan⁡x−x+C解:\int{\tan^2xdx}=\int{(\sec^2x-1)dx}=\tan x-x+C 解:tan2xdx=(sec2x1)dx=tanxx+C
例4 求∫11+cos⁡2xdx\int{\frac{1}{1+\cos2x}dx}1+cos2x1dx
解:∫11+cos⁡2xdx=∫12cos⁡2xdx=12tan⁡x+C解:\int{\frac{1}{1+\cos2x}dx}=\int{\frac{1}{2\cos^2x}dx}\\ =\frac{1}{2}\tan x+C 解:1+cos2x1dx=2cos2x1dx=21tanx+C
例5 求∫1sin⁡2xcos⁡2xdx\int{\frac{1}{\sin^2x\cos^2x}dx}sin2xcos2x1dx
解:∫1sin⁡2xcos⁡2xdx=∫sin⁡2x+cos⁡2xsin⁡2xcos⁡2xdx=∫sec⁡2xdx+∫csc⁡2xdx=tan⁡x−cot⁡x+C解:\int{\frac{1}{\sin^2x\cos^2x}dx}=\int{\frac{\sin^2x+\cos^2x}{\sin^2x\cos^2x}dx}\\ =\int{\sec^2xdx}+\int{\csc^2xdx}=\tan x-\cot x+C :sin2xcos2x1dx=sin2xcos2xsin2x+cos2xdx=sec2xdx+csc2xdx=tanxcotx+C

3 第一换元法-凑微分形式法

∫{f[g(x)]g′(x)dx}=[∫f(t)dt]t=g(x)\int{\{f[g(x)]g^{'}(x)dx\}}=[\int{f(t)dt}]_{t=g(x)}{f[g(x)]g(x)dx}=[f(t)dt]t=g(x)

常见凑微分公式:

  • ∫f(ax+b)dx=1a∫f(ax+b)d(ax+b)\int{f(ax+b)dx}=\frac{1}{a}\int{f(ax+b)d(ax+b)}f(ax+b)dx=a1f(ax+b)d(ax+b)

  • ∫f(ex)exdx=∫f(ex)dex\int{f(e^x)e^xdx}=\int{f(e^x)de^x}f(ex)exdx=f(ex)dex ∫f(ax)axdx=1ln⁡a∫f(ax)dax\quad \int{f(a^x)a^xdx}=\frac{1}{\ln a}\int{f(a^x)da^x}f(ax)axdx=lna1f(ax)dax

  • ∫f(xμ)xμ−1dx=1μ∫f(xμ)d(xμ)\int{f(x^\mu)x^{\mu-1}dx}=\frac{1}{\mu}\int{f(x^\mu)d(x^\mu)}f(xμ)xμ1dx=μ1f(xμ)d(xμ)

  • ∫f(1x)1x2dx=−∫f(1x)d(1x)\int{f(\frac{1}{x})\frac{1}{x^2}dx}=-\int{f(\frac{1}{x})d(\frac{1}{x}})f(x1)x21dx=f(x1)d(x1)

  • ∫f(x)1xdx=2∫f(x)d(x)\int{f(\sqrt{x})\frac{1}{\sqrt{x}}dx}=2\int{f(\sqrt{x})d(\sqrt{x})}f(x)x1dx=2f(x)d(x)

  • ∫f(ln⁡x)1xdx=∫f(ln⁡x)d(ln⁡x)∫f(xln⁡x)(1+ln⁡x)dx=∫f(xln⁡x)d(xln⁡x)\int{f(\ln x)\frac{1}{x}dx}=\int{f(\ln x)d(\ln x)}\quad \int{f(x\ln x)(1+\ln x)dx}=\int{f(x\ln x)d(x\ln x)}f(lnx)x1dx=f(lnx)d(lnx)f(xlnx)(1+lnx)dx=f(xlnx)d(xlnx)

  • 三角函数凑微分

    • ∫f(sin⁡x)cos⁡xdx=∫f(sin⁡x)d(sin⁡x)\int{f(\sin x)\cos xdx}=\int{f(\sin x)d(\sin x)}f(sinx)cosxdx=f(sinx)d(sinx)
    • ∫f(cos⁡x)sin⁡xdx=−∫f(cos⁡x)d(cos⁡x)\int{f(\cos x)\sin xdx}=-\int{f(\cos x)d(\cos x)}f(cosx)sinxdx=f(cosx)d(cosx)
    • ∫f(tan⁡x)sec⁡2xdx=∫f(tan⁡x)d(tan⁡x)\int{f(\tan x)\sec^2xdx}=\int{f(\tan x)d(\tan x)}f(tanx)sec2xdx=f(tanx)d(tanx)
    • ∫f(cot⁡x)csc⁡2xdx=−∫f(cot⁡x)d(cot⁡x)\int{f(\cot x)\csc^2xdx}=-\int{f(\cot x)d(\cot x)}f(cotx)csc2xdx=f(cotx)d(cotx)
    • ∫f(sec⁡x)sec⁡xtan⁡xdx=∫f(sec⁡x)d(sec⁡x)\int{f(\sec x)\sec x\tan xdx}=\int{f(\sec x)d(\sec x)}f(secx)secxtanxdx=f(secx)d(secx)
    • ∫f(csc⁡x)csc⁡xcot⁡xdx=−∫f(csc⁡x)d(csc⁡x)\int{f(\csc x)\csc x\cot xdx}=-\int{f(\csc x)d(\csc x)}f(cscx)cscxcotxdx=f(cscx)d(cscx)
  • 反三角函数

    • ∫f(arctan⁡x)11+x2dx=∫f(arctan⁡x)d(arctan⁡x)\int{f(\arctan x)\frac{1}{1+x^2}dx}=\int{f(\arctan x)d(\arctan x)}f(arctanx)1+x21dx=f(arctanx)d(arctanx)
    • ∫f(arccotx)11+x2dx=−∫f(arccotx)d(arccotx)\int{f(arccot x)\frac{1}{1+x^2}dx}=-\int{f(arccot x)d(arccot x)}f(arccotx)1+x21dx=f(arccotx)d(arccotx)
    • ∫f(arcsin⁡x)11−x2dx=∫f(arcsin⁡x)d(arcsin⁡x)\int{f(\arcsin x)\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}dx}=\int{f(\arcsin x)d(\arcsin x)}f(arcsinx)1x21dx=f(arcsinx)d(arcsinx)
    • ∫f(arccos⁡x)11−x2dx=−∫f(arccos⁡x)d(arccos⁡x)\int{f(\arccos x)\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}dx}=-\int{f(\arccos x)d(\arccos x)}f(arccosx)1x21dx=f(arccosx)d(arccosx)
  • ∫f(x+1x)(1−1x2)dx=∫f(x+1x)d(x+1x)∫f(x−1x)(1+1x2)dx=∫f(x−1x)d(x−1x)\int{f(x+\frac{1}{x})(1-\frac{1}{x^2})dx}=\int{f(x+\frac{1}{x})d(x+\frac{1}{x})}\quad \int{f(x-\frac{1}{x})(1+\frac{1}{x^2})dx}=\int{f(x-\frac{1}{x})d(x-\frac{1}{x})}f(x+x1)(1x21)dx=f(x+x1)d(x+x1)f(xx1)(1+x21)dx=f(xx1)d(xx1)

例1 ∫tan⁡5xsec3xdx\int{\tan^5xsec^3xdx}tan5xsec3xdx
解:∫tan⁡5xsec3xdx=∫(sec2x−1)2sec2xd(secx)=∫(sec6x−2sec4x+sec2x)d(secx)=17sec7x−25sec5x+13sec3x+C解:\int{\tan^5xsec^3xdx}=\int{(sec^2x-1)^2sec^2xd(secx)}\\ =\int{(sec^6x-2sec^4x+sec^2x)d(secx)}=\frac{1}{7}sec^7x-\frac{2}{5}sec^5x+\frac{1}{3}sec^3x+C 解:tan5xsec3xdx=(sec2x1)2sec2xd(secx)=(sec6x2sec4x+sec2x)d(secx)=71sec7x52sec5x+31sec3x+C
例2 ∫ln⁡(1+x)−ln⁡xx(1+x)dx\int{\frac{\ln(1+x)-\ln x}{x(1+x)}dx}x(1+x)ln(1+x)lnxdx
解:∫ln⁡(1+x)−ln⁡xx(1+x)dx=−∫[ln⁡(1+x)−ln⁡x]d[ln⁡(1+x)−ln⁡x]=−12[ln⁡(1+x)−ln⁡x]2+C解:\int{\frac{\ln(1+x)-\ln x}{x(1+x)}dx}=-\int{[\ln(1+x)-\ln x]d[\ln(1+x)-\ln x]}\\ =-\frac{1}{2}[\ln(1+x)-\ln x]^2+C 解:x(1+x)ln(1+x)lnxdx=[ln(1+x)lnx]d[ln(1+x)lnx]=21[ln(1+x)lnx]2+C
例3 ∫(1+2x2)ex22−3xex2dx\int{\frac{(1+2x^2)e^{x^2}}{2-3xe^{x^2}}dx}23xex2(1+2x2)ex2dx
解:∫(1+2x2)ex22−3xex2dx=−13∫12−3xex2d(2−3xex2)=−13ln⁡∣2−3xex2∣+C解:\int{\frac{(1+2x^2)e^{x^2}}{2-3xe^{x^2}}dx}=-\frac{1}{3}\int{\frac{1}{2-3xe^{x^2}}d(2-3xe^{x^2})}=-\frac{1}{3}\ln|2-3xe^{x^2}|+C 解:23xex2(1+2x2)ex2dx=3123xex21d(23xex2)=31ln∣23xex2+C
例4 ∫earctan⁡1+x(2+x)1+xdx\int{\frac{e^{\arctan\sqrt{1+x}}}{(2+x)\sqrt{1+x}}dx}(2+x)1+xearctan1+xdx
解:∫earctan⁡1+x(2+x)1+xdx=2∫earctan⁡1+xd(arctan⁡1+x)=2earctan⁡1+x+C解:\int{\frac{e^{\arctan\sqrt{1+x}}}{(2+x)\sqrt{1+x}}dx}=2\int{e^{\arctan\sqrt{1+x}}d(\arctan\sqrt{1+x})}\\ =2e^{\arctan\sqrt{1+x}}+C 解:(2+x)1+xearctan1+xdx=2earctan1+xd(arctan1+x)=2earctan1+x+C
例5 ∫ln⁡tan⁡x2sin⁡xdx\int{\frac{\ln\tan\frac{x}{2}}{\sin x}dx}sinxlntan2xdx
解:∫ln⁡tan⁡x2sin⁡xdx=∫ln⁡tan⁡x2d(ln⁡tan⁡x2)=12ln⁡2tan⁡x2+C解:\int{\frac{\ln\tan\frac{x}{2}}{\sin x}dx}=\int{\ln\tan\frac{x}{2}d(\ln\tan\frac{x}{2})}\\ =\frac{1}{2}\ln^2\tan\frac{x}{2}+C 解:sinxlntan2xdx=lntan2xd(lntan2x)=21ln2tan2x+C

4 第二类换元法

∫f(x)dx=[∫[f(ϕ(t))]ϕ′(t)dt]t=ϕ−1(x)\int{f(x)dx}=[\int{[f(\phi(t))]\phi^{'}(t)dt}]_{t=\phi^{-1}(x)}f(x)dx=[[f(ϕ(t))]ϕ(t)dt]t=ϕ1(x)

  • 三大换元
    1. 三角换元
      • 被积函数含有a2−x2\sqrt{a^2-x^2}a2x2:令x=asin⁡tx=a\sin tx=asint
      • 被积函数含有x2+a2\sqrt{x^2+a^2}x2+a2:令x=atan⁡tx=a\tan tx=atant
      • 被积函数含有x2−a2\sqrt{x^2-a^2}x2a2:令x=asec⁡tx=a\sec tx=asect
      • 当被积函数含有(x2+a2)n(x^2+a^2)^n(x2+a2)n也考虑x=atan⁡tx=a\tan tx=atant
      • 当被积函数含有(x2−a2)n(x^2-a^2)^n(x2a2)n也考虑x=asec⁡tx=a\sec tx=asect
    2. 根式代换
      • 被积函数含有ax+bcx+dn:令ax+bcx+dn=t\sqrt[n]{\frac{ax+b}{cx+d}}:令\sqrt[n]{\frac{ax+b}{cx+d}}=tncx+dax+b:ncx+dax+b=t
      • 被积函数含有ax+bn:令ax+bn=t\sqrt[n]{ax+b}:令\sqrt[n]{ax+b}=tnax+b:nax+b=t
      • 被积函数含有ax+bn,ax+bm:令ax+bk=t,k为m,n的最小公倍数\sqrt[n]{ax+b},\sqrt[m]{ax+b}:令\sqrt[k]{ax+b}=t,k为m,n的最小公倍数nax+bmax+b:kax+b=t,kmn的最小公倍数
    3. 倒代换
      1. 当分母方次高于分子方次,可以考虑倒代换。

例1 求∫1(1+x2)2dx\int{\frac{1}{(1+x^2)^2}dx}(1+x2)21dx
解:解法一.∫1(1+x2)2dx=∫1+x2−x2(1+x2)2dx=arctan⁡x+12∫xd(11+x2)==arctan⁡x+12x1+x2−12∫(11+x2)dx=12arctan⁡x+x2(1+x2)+C解法二.令x=tan⁡x∫1(1+x2)2dx=∫1(1+tan⁡2x)2dtan⁡x=∫cos⁡2tdt=14sin⁡tcos⁡t−12t+C=12arctan⁡x+x2(1+x2)+C解:解法一.\int{\frac{1}{(1+x^2)^2}dx}=\int{\frac{1+x^2-x^2}{(1+x^2)^2}dx}\\ =\arctan x+\frac{1}{2}\int{xd(\frac{1}{1+x^2})}=\\ =\arctan x+\frac{1}{2}\frac{x}{1+x^2}-\frac{1}{2}\int{(\frac{1}{1+x^2})dx}\\ =\frac{1}{2}\arctan x+\frac{x}{2(1+x^2)}+C\\ 解法二.令x=\tan x\\ \int{\frac{1}{(1+x^2)^2}dx}=\int{\frac{1}{(1+\tan^2x)^2}d\tan x}\\ =\int{\cos^2tdt}=\frac{1}{4}\sin t\cos t-\frac{1}{2}t+C =\frac{1}{2}\arctan x+\frac{x}{2(1+x^2)}+C 解:解法一.(1+x2)21dx=(1+x2)21+x2x2dx=arctanx+21xd(1+x21)==arctanx+211+x2x21(1+x21)dx=21arctanx+2(1+x2)x+C解法二.x=tanx(1+x2)21dx=(1+tan2x)21dtanx=cos2tdt=41sintcost21t+C=21arctanx+2(1+x2)x+C
例2 求∫1(ax2+b)ndx,n>1,a>0\int{\frac{1}{(ax^2+b)^n}dx},n>1,a>0(ax2+b)n1dx,n>1,a>0
解:∫1(ax2+b)ndx=1b∫1(ax2+b)n−1dx+12b(n−1)∫xd1(ax2+b)n−1=2bn−2b−22b(n−1)∫1(ax2+b)n−1dx+x2b(n−1)(x2+1)n−1解:\int{\frac{1}{(ax^2+b)^n}dx}=\frac{1}{b}\int{\frac{1}{(ax^2+b)^{n-1}}dx}+\frac{1}{2b(n-1)}\int{xd{\frac{1}{(ax^2+b)^{n-1}}}}\\ =\frac{2bn-2b-2}{2b(n-1)}\int{\frac{1}{(ax^2+b)^{n-1}}dx}+\frac{x}{2b(n-1)(x^2+1)^{n-1}} 解:(ax2+b)n1dx=b1(ax2+b)n11dx+2b(n1)1xd(ax2+b)n11=2b(n1)2bn2b2(ax2+b)n11dx+2b(n1)(x2+1)n1x

例3 求∫1x+x3dx\int{\frac{1}{\sqrt{x}+\sqrt[3]{x}}dx}x+3x1dx
解:令x6=t,则x=t6,dx=6t5∫1x+x3dx=∫6t5t3+t2dt=∫6(t2−t+1−1t+1)dt=2t3−3t2+6t−6ln⁡∣t+1∣+C=2x12−3x13+6x16−6ln⁡∣x16+1∣+C解:令\sqrt[6]{x}=t,则x=t^6,dx=6t^5\\ \int{\frac{1}{\sqrt{x}+\sqrt[3]{x}}dx}=\int{\frac{6t^5}{t^3+t^2}dt}\\ =\int{6(t^2-t+1-\frac{1}{t+1})dt}=2t^3-3t^2+6t-6\ln|t+1|+C\\ =2x^{\frac{1}{2}}-3x^{\frac{1}{3}}+6x^{\frac{1}{6}}-6\ln|x^{\frac{1}{6}}+1|+C 解:令6x=t,x=t6,dx=6t5x+3x1dx=t3+t26t5dt=6(t2t+1t+11)dt=2t33t2+6t6lnt+1∣+C=2x213x31+6x616lnx61+1∣+C
例4 求∫11+x+x+1dx\int{\frac{1}{1+\sqrt{x}+\sqrt{x+1}}dx}1+x+x+11dx
解:令t=x+x+1,x=14(t−1t)2dt=12(t−1t)(1+1t2)dt∫11+x+x+1dx=12∫t−1t3dt=−12t+14t2+C=14(x+1−x)(x+1−x−2)+C解:令t=\sqrt{x}+\sqrt{x+1},x=\frac{1}{4}(t-\frac{1}{t})^2\\ dt=\frac{1}{2}(t-\frac{1}{t})(1+\frac{1}{t^2})dt\\ \int{\frac{1}{1+\sqrt{x}+\sqrt{x+1}}dx}=\frac{1}{2}\int{\frac{t-1}{t^3}dt}\\ =-\frac{1}{2t}+\frac{1}{4t^2}+C=\frac{1}{4}(\sqrt{x+1}-\sqrt{x})(\sqrt{x+1}-\sqrt{x}-2)+C 解:令t=x+x+1,x=41(tt1)2dt=21(tt1)(1+t21)dt1+x+x+11dx=21t3t1dt=2t1+4t21+C=41(x+1x)(x+1x2)+C
例5求∫1(1+x)1−x2dx\int{\frac{1}{(1+x)\sqrt{1-x^2}}dx}(1+x)1x21dx
解:令x=sin⁡t,dx=cos⁡t∫1(1+x)1−x2dx=∫11+sin⁡tdt=∫(sec⁡2t−tan⁡tsec⁡t)dt=tan⁡t−sec⁡t+C=x−11−x2+C解:令x=\sin t,dx=\cos t\\ \int{\frac{1}{(1+x)\sqrt{1-x^2}}dx}=\int{\frac{1}{1+\sin t}dt}\\ =\int{(\sec^2t-\tan t\sec t)dt}=\tan t-\sec t+C\\ =\frac{x-1}{\sqrt{1-x^2}}+C 解:令x=sint,dx=cost(1+x)1x21dx=1+sint1dt=(sec2ttantsect)dt=tantsect+C=1x2x1+C
例6 ∫1x(x6+4)dx\int{\frac{1}{x(x^6+4)}dx}x(x6+4)1dx
解:∫1x(x6+4)dx=14∫4+x6−x6x(x6+4)dx=124ln⁡x6x6+4+C解:\int{\frac{1}{x(x^6+4)}dx}=\frac{1}{4}\int{\frac{4+x^6-x^6}{x(x^6+4)}dx}\\ =\frac{1}{24}\ln\frac{x^6}{x^6+4}+C 解:x(x6+4)1dx=41x(x6+4)4+x6x6dx=241lnx6+4x6+C

∫1x(axn+b)dx=1bnln⁡∣xnaxn+b∣,bn≠0\int{\frac{1}{x(ax^n+b)}dx}=\frac{1}{bn}\ln|\frac{x^n}{ax^n+b}|,bn\not=0x(axn+b)1dx=bn1lnaxn+bxn,bn=0

例7 求∫11+ex2+ex3+ex6dx\int{\frac{1}{1+e^{\frac{x}{2}}+e^{\frac{x}{3}}+e^{\frac{x}{6}}}dx}1+e2x+e3x+e6x1dx
解:令ex6=t,x=6ln⁡t,dx=6tdt原式=∫11+t3+t2+t⋅6tdt=∫6(t2+1)(t+1)tdt6(t2+1)(t+1)t=at+bt+1+cx+dt2+1计算的a=6,b=−3,c=−3,d=−3上式=∫(6t−3t+1−3t+1t2+1)dt=6ln⁡∣t∣−3ln⁡∣t+1∣−32ln⁡∣t2+1∣−3arctan⁡t+C=x−3ln⁡∣ex6+1∣−32ln⁡∣ex3+1∣−3arctan⁡ex6+C解:令e^{\frac{x}{6}}=t,x=6\ln t,dx=\frac{6}{t}dt\\ 原式=\int{\frac{1}{1+t^3+t^2+t}\cdot\frac{6}{t}dt}\\ =\int{\frac{6}{(t^2+1)(t+1)t}dt}\\ \frac{6}{(t^2+1)(t+1)t}=\frac{a}{t}+\frac{b}{t+1}+\frac{cx+d}{t^2+1}\\ 计算的a=6,b=-3,c=-3,d=-3\\ 上式=\int{(\frac{6}{t}-\frac{3}{t+1}-3\frac{t+1}{t^2+1})dt}\\ =6\ln|t|-3\ln|t+1|-\frac{3}{2}\ln|t^2+1|-3\arctan t+C\\ =x-3\ln|e^{\frac{x}{6}}+1|-\frac{3}{2}\ln|e^{\frac{x}{3}}+1|-3\arctan e^{\frac{x}{6}}+C 解:令e6x=t,x=6lnt,dx=t6dt原式=1+t3+t2+t1t6dt=(t2+1)(t+1)t6dt(t2+1)(t+1)t6=ta+t+1b+t2+1cx+d计算的a=6,b=3,c=3,d=3上式=(t6t+133t2+1t+1)dt=6lnt3lnt+1∣23lnt2+1∣3arctant+C=x3lne6x+1∣23lne3x+1∣3arctane6x+C

5 分部积分求不定积分

∫udv=vu−∫vdu\int{udv}=vu-\int{vdu}udv=vuvdu

分部积分原则:

  • ∫vdu比∫udv\int{vdu}比\int{udv}vduudv好求
  • 分部积分选u的优先级别:反,对,幂,指,三
  • 循环积分:关于于不定积分的方程

例1 求∫xsin⁡2xdx\int{x\sin^2xdx}xsin2xdx

分析:sin⁡2x\sin^2xsin2x优先降幂
解:∫xsin⁡2xdx=∫x⋅1−cos⁡2x2dx=14x2−∫12xcos⁡2xdx=14x2−14∫xdsin⁡2x=14x2−14xsin⁡2x−18cos⁡2x+C解:\int{x\sin^2xdx}=\int{x\cdot\frac{1-\cos2x}{2}dx}\\ =\frac{1}{4}x^2-\int{\frac{1}{2}x\cos2xdx}=\frac{1}{4}x^2-\frac{1}{4}\int{xd\sin2x}\\ =\frac{1}{4}x^2-\frac{1}{4}x\sin2x-\frac{1}{8}\cos2x+C 解:xsin2xdx=x21cos2xdx=41x221xcos2xdx=41x241xdsin2x=41x241xsin2x81cos2x+C
例2 求∫x2e2xex\int{x^2e^{2x}}exx2e2xex
解:∫x2e2xdx=12∫x2de2x=12x2e2x−12∫e2xdx2=12x2e2x−12∫xde2x=12x2e2x−12xe2x+14e2x+C解:\int{x^2e^{2x}}dx=\frac{1}{2}\int{x^2de^{2x}}\\ =\frac{1}{2}x^2e^{2x}-\frac{1}{2}\int{e^{2x}dx^2}=\frac{1}{2}x^2e^{2x}-\frac{1}{2}\int{xde^{2x}}\\ =\frac{1}{2}x^2e^{2x}-\frac{1}{2}xe^{2x}+\frac{1}{4}e^{2x}+C 解:x2e2xdx=21x2de2x=21x2e2x21e2xdx2=21x2e2x21xde2x=21x2e2x21xe2x+41e2x+C

∫xmenxdx=1nxmenx−mn∫xm−1enxdx\int{x^me^{nx}dx}=\frac{1}{n}x^me^{nx}-\frac{m}{n}\int{x^{m-1}e^{nx}dx}xmenxdx=n1xmenxnmxm1enxdx

例3 求∫arctan⁡exe2xdx{\int\frac{\arctan e^x}{e^{2x}}dx}e2xarctanexdx
解:∫arctan⁡exe2xdx=−12∫arctan⁡exde−2x=−12e−2xarctan⁡ex+12∫ex(1e2x−11+e2x)dx=−arctan⁡ex2e2x−12ex−12arctan⁡ex+C解:\int{\frac{\arctan e^x}{e^{2x}}dx}=-\frac{1}{2}\int{\arctan e^xde^{-2x}}\\ =-\frac{1}{2}e^{-2x}\arctan e^x+\frac{1}{2}\int{e^x(\frac{1}{e^{2x}}-\frac{1}{1+e^{2x}})dx}\\ =-\frac{\arctan e^x}{2e^{2x}}-\frac{1}{2e^x}-\frac{1}{2}\arctan e^x+C 解:e2xarctanexdx=21arctanexde2x=21e2xarctanex+21ex(e2x11+e2x1)dx=2e2xarctanex2ex121arctanex+C
例4 求∫sec3xdx\int{sec^3xdx}sec3xdx
解:∫sec3xdx=∫secxdtan⁡x=sec⁡xtan⁡x−∫tan⁡xdsec⁡x=sec⁡xtan⁡x−∫(sec⁡3x−sec⁡x)dx∫sec3x=12sec⁡xtan⁡x+12ln⁡∣sec⁡x+tan⁡x∣+C解:\int{sec^3xdx=\int{secxd\tan x}}=\sec x\tan x-\int{\tan xd\sec x}\\ =\sec x\tan x-\int{(\sec^3x-\sec x)dx}\\ \int{sec^3x}=\frac{1}{2}\sec x\tan x+\frac{1}{2}\ln|\sec x+\tan x|+C 解:sec3xdx=secxdtanx=secxtanxtanxdsecx=secxtanx(sec3xsecx)dxsec3x=21secxtanx+21lnsecx+tanx+C
例5 f(x)f(x)f(x)的一个原函数为xcos⁡xx\cos xxcosx,求∫x⋅f′(x)dx\int{x\cdot f^{'}(x)dx}xf(x)dx
解:由已知得,∫f(x)dx=xcos⁡x+Cf(x)=(xcos⁡x)′=cos⁡x−xsin⁡x∫x⋅f′(x)dx=∫xdf(x)=xf(x)−∫f(x)dx=x(cos⁡x−xsin⁡x)−xcos⁡x+C=−x2sin⁡x+C解:由已知得,\int{f(x)dx}=x\cos x+C\\ f(x)=(x\cos x)^{'}=\cos x-x\sin x\\ \int{x\cdot f^{'}(x)dx}=\int{xdf(x)}=xf(x)-\int{f(x)dx}\\ =x(\cos x-x\sin x)-x\cos x+C=-x^2\sin x+C 解:由已知得,f(x)dx=xcosx+Cf(x)=(xcosx)=cosxxsinxxf(x)dx=xdf(x)=xf(x)f(x)dx=x(cosxxsinx)xcosx+C=x2sinx+C
例6 设F(x)是f(x)F(x)是f(x)F(x)f(x) 的原函数, 且当x≥0时x\ge0时x0f(x)⋅F(x)=xex2(1+x)2f(x)\cdot F(x)=\frac{xe^x}{2(1+x)^2}f(x)F(x)=2(1+x)2xex,已知F(0)=1,F(x)>0F(0)=1,F(x)\gt0F(0)=1,F(x)>0.求f(x)f(x)f(x)
解:有已知得F′(x)=f(x)f(x)⋅F(x)=xex2(1+x)2两边求积分∫f(x)⋅F(x)dx=∫xex2(1+x)2dxF2(x)=−∫xexd(11+x)=ex1+x+C因为F(0)=1,所以C=0因为x≥0时,F(x)>0,所以F(x)=ex1+xf(x)=F′(x)=(ex1+x)′=121ex1+x⋅xex(1+x2)=xe122(1+x)32解:有已知得 F^{'}(x)=f(x)\\ f(x)\cdot F(x)=\frac{xe^x}{2(1+x)^2}两边求积分\\ \int{f(x)\cdot F(x)dx}=\int{\frac{xe^x}{2(1+x)^2}}dx\\ F^2(x)=-\int{xe^xd(\frac{1}{1+x})}=\frac{e^x}{1+x}+C\\ 因为F(0)=1,所以C=0\\ 因为x\ge0时,F(x)\gt0,所以F(x)=\sqrt{\frac{e^x}{1+x}}\\ f(x)=F^{'}(x)=(\sqrt{\frac{e^x}{1+x}})^{'}=\frac{1}{2}\frac{1}{\sqrt{\frac{e^x}{1+x}}}\cdot\frac{xe^x}{(1+x^2)}\\ =\frac{xe^{\frac{1}{2}}}{2(1+x)^{\frac{3}{2}}} 解:有已知得F(x)=f(x)f(x)F(x)=2(1+x)2xex两边求积分f(x)F(x)dx=2(1+x)2xexdxF2(x)=xexd(1+x1)=1+xex+C因为F(0)=1,所以C=0因为x0时,F(x)>0,所以F(x)=1+xexf(x)=F(x)=(1+xex)=211+xex1(1+x2)xex=2(1+x)23xe21

6 表格法积分

函数u(x),v(x),n+1阶可导u(x),v(x), n+1阶可导u(x),v(x),n+1阶可导
∫uv(n+1)dx反复使用分部积分可得∫uv(n+1)dx=∫udv(n)=uv(n)−∫u′v(n)dx=uv(n)−u′v(n−1)+∫u′′v(n−1)dx=uv(n)−u′v(n−1)+u′′v(n−2)−∫u′′′v(n−2)dx=uv(n)−u′v(n−1)+u′′v(n−2)+⋯+(−1)nu(n)v+(−1)n+1∫u(n+1)vdx\int{uv^{(n+1)}dx}反复使用分部积分可得\\ \int{uv^{(n+1)}dx}=\int{udv^{(n)}}=uv^{(n)}-\int{u^{'}v^{(n)}dx}\\ =uv^{(n)}-u^{'}v^{(n-1)}+\int{u^{''}v^{(n-1)}dx}\\ =uv^{(n)}-u^{'}v^{(n-1)}+u^{''}v^{(n-2)}-\int{u^{'''}v^{(n-2)}dx}\\ =uv^{(n)}-u^{'}v^{(n-1)}+u^{''}v^{(n-2)}+\cdots+(-1)^nu^{(n)}v+(-1)^{n+1}\int{u^{(n+1)}vdx} uv(n+1)dx反复使用分部积分可得uv(n+1)dx=udv(n)=uv(n)uv(n)dx=uv(n)uv(n1)+u′′v(n1)dx=uv(n)uv(n1)+u′′v(n2)u′′′v(n2)dx=uv(n)uv(n1)+u′′v(n2)++(1)nu(n)v+(1)n+1u(n+1)vdx
表格如下:

在这里插入图片描述

例1 求∫(x3+2x)sin⁡xdx\int{(x^3+2x)\sin xdx}(x3+2x)sinxdx
解:∫(x3+2x)sin⁡xdx=−(x3+2x)cos⁡x+(3x2+2)sin⁡x+6xcos⁡x−6sin⁡x+C=(3x2−4)sin⁡x−(x3−4x)cos⁡x+C解:\int{(x^3+2x)\sin xdx}=-(x^3+2x)\cos x+(3x^2+2)\sin x+6x\cos x-6\sin x+C\\ =(3x^2-4)\sin x-(x^3-4x)\cos x+C 解:(x3+2x)sinxdx=(x3+2x)cosx+(3x2+2)sinx+6xcosx6sinx+C=(3x24)sinx(x34x)cosx+C
例2 ∫e3xsin⁡2xdx\int{e^{3x}\sin2xdx}e3xsin2xdx
解:∫e3xsin⁡2xdx=−12e3xcos⁡2x+34e3xsin⁡2x−∫94e3xsin⁡2xdx∫e3xsin⁡2xdx=−213e3xcos⁡2x+313e3xsin⁡2x+C解:\int{e^{3x}\sin2xdx}=-\frac{1}{2}e^{3x}\cos2x+\frac{3}{4}e^{3x}\sin2x-\int{\frac{9}{4}e^{3x}\sin2xdx}\\ \int{e^{3x}\sin2xdx}=-\frac{2}{13}e^{3x}\cos2x+\frac{3}{13}e^{3x}\sin2x+C 解:e3xsin2xdx=21e3xcos2x+43e3xsin2x49e3xsin2xdxe3xsin2xdx=132e3xcos2x+133e3xsin2x+C

7 有理函数求积分

例1 求∫x3+1x(x−1)3dx\int{\frac{x^3+1}{x(x-1)^3}dx}x(x1)3x3+1dx
解:x3+1x(x−1)3=ax+b(x−1)3+c(x−1)2+dx−1通分得,a(x−1)3+bx+cx(x−1)+dx(x−1)2=x3+1计算得a=−1,b=2,c=1,d=2,所以∫x3+1x(x−1)3=∫(−1x+2x−1+1(x−1)2+2(x−1)3)dx=−ln⁡∣x∣+2ln⁡∣x−1∣−1x−1−1(x−1)2+C解:{\frac{x^3+1}{x(x-1)^3}}=\frac{a}{x}+\frac{b}{(x-1)^3}+\frac{c}{(x-1)^2}+\frac{d}{x-1}\\ 通分得,a(x-1)^3+bx+cx(x-1)+dx(x-1)^2=x^3+1\\ 计算得a=-1,b=2,c=1,d=2,所以\\ \int{\frac{x^3+1}{x(x-1)^3}}=\int{(\frac{-1}{x}+\frac{2}{x-1}+\frac{1}{(x-1)^2}+\frac{2}{(x-1)^3})dx}=-\ln|x|+2\ln|x-1|-\frac{1}{x-1}-\frac{1}{(x-1)^2}+C 解:x(x1)3x3+1=xa+(x1)3b+(x1)2c+x1d通分得,a(x1)3+bx+cx(x1)+dx(x1)2=x3+1计算得a=1,b=2,c=1,d=2,所以x(x1)3x3+1=(x1+x12+(x1)21+(x1)32)dx=lnx+2lnx1∣x11(x1)21+C
例2 求∫2x+2(x−1)(x2+1)2dx\int{\frac{2x+2}{(x-1)(x^2+1)^2}dx}(x1)(x2+1)22x+2dx
解:2x+2(x−1)(x2+1)2=ax−1+b1x+c1x2+1+b2x+c2(x2+1)2通分得,a(x2+1)2+(b1x+c1)(x−1)(x2+1)+(b2x+c2)(x−1)=2x+2计算得,a=1,b1=−1,c1=−1,b2=−2,c2=0∫2x+2(x−1)(x2+1)2=∫(1x−1−x+1x2+1−2x(x2+1)2)dx=ln⁡∣x−1∣−12ln⁡∣x2+1∣−arctan⁡x+1x2+1+C解:\frac{2x+2}{(x-1)(x^2+1)^2}=\frac{a}{x-1}+\frac{b_1x+c_1}{x^2+1}+\frac{b_2x+c_2}{(x^2+1)^2}\\ 通分得,a(x^2+1)^2+(b_1x+c_1)(x-1)(x^2+1)+(b_2x+c_2)(x-1)=2x+2\\ 计算得,a=1,b_1=-1,c_1=-1,b_2=-2,c_2=0\\ \int{\frac{2x+2}{(x-1)(x^2+1)^2}}=\int{(\frac{1}{x-1}-\frac{x+1}{x^2+1}-\frac{2x}{(x^2+1)^2})dx}\\ =\ln|x-1|-\frac{1}{2}\ln|x^2+1|-\arctan x+\frac{1}{x^2+1}+C 解:(x1)(x2+1)22x+2=x1a+x2+1b1x+c1+(x2+1)2b2x+c2通分得,a(x2+1)2+(b1x+c1)(x1)(x2+1)+(b2x+c2)(x1)=2x+2计算得,a=1,b1=1,c1=1,b2=2,c2=0(x1)(x2+1)22x+2=(x11x2+1x+1(x2+1)22x)dx=lnx1∣21lnx2+1∣arctanx+x2+11+C
例3 求∫18−4sin⁡x+7cos⁡xdx\int{\frac{1}{8-4\sin x+7\cos x}dx}84sinx+7cosx1dx
令tan⁡x2=t,x=2arctan⁡t,dx=21+t2∫18−4sin⁡x+7cos⁡xdx=∫18−42t1+t2+71−t21+t2⋅21+t2dt=∫(1t−5−1t−3)dt=ln⁡∣t−5t−3∣+C=ln⁡∣tan⁡x2−5tan⁡x2−3∣+C令\tan\frac{x}{2}=t,x=2\arctan t,dx=\frac{2}{1+t^2}\\ \int{\frac{1}{8-4\sin x+7\cos x}dx}=\int{\frac{1}{8-4\frac{2t}{1+t^2}+7\frac{1-t^2}{1+t^2}}\cdot\frac{2}{1+t^2}dt}\\ =\int{(\frac{1}{t-5}-\frac{1}{t-3})dt}=\ln|\frac{t-5}{t-3}|+C =\ln|\frac{\tan\frac{x}{2}-5}{\tan\frac{x}{2}-3}|+C tan2x=t,x=2arctant,dx=1+t2284sinx+7cosx1dx=841+t22t+71+t21t211+t22dt=(t51t31)dt=lnt3t5+C=lntan2x3tan2x5+C

∫asin⁡x+bcos⁡xcsin⁡x+dcos⁡xdx=∫A(csin⁡x+dcos⁡x)+B(csin⁡x+dcos⁡x)′csin⁡x+dcos⁡xdx\int{\frac{a\sin x+b\cos x}{c\sin x+d\cos x}dx}=\int{\frac{A(c\sin x+d\cos x)+B(c\sin x+d\cos x)^{'}}{c\sin x +d\cos x}dx}csinx+dcosxasinx+bcosxdx=csinx+dcosxA(csinx+dcosx)+B(csinx+dcosx)dx

例4 求∫4sin⁡x+3cos⁡x2sin⁡x−cos⁡xdx\int{\frac{4\sin x+3\cos x}{2\sin x-\cos x}dx}2sinxcosx4sinx+3cosxdx
解:原式=∫a(2sin⁡x−cos⁡x)+b(2sin⁡x−cos⁡x)′2sin⁡x−cos⁡xdxa=1,b=2原式=x+22sin⁡x−cos⁡xd(2sin⁡x−cos⁡x)=x+2ln⁡∣2sin⁡x−cos⁡x∣+C解:原式=\int{\frac{a(2\sin x-\cos x)+b(2\sin x-\cos x)^{'}}{2\sin x-\cos x}dx}\\ a =1,b=2\\ 原式=x+\frac{2}{2\sin x-\cos x}d(2\sin x-\cos x)=x+2\ln|2\sin x-\cos x|+C :原式=2sinxcosxa(2sinxcosx)+b(2sinxcosx)dxa=1,b=2原式=x+2sinxcosx2d(2sinxcosx)=x+2ln∣2sinxcosx+C

后记

❓QQ:806797785

⭐️文档笔记地址:https://gitee.com/gaogzhen/math

参考:

[1]同济大学数学系.高等数学 第七版 上册[M].北京:高等教育出版社,2014.7.

[2]【梨米特】同济七版《高等数学》全程教学视频|纯干货知识点解析,应该是全网最细|微积分 | 高数[CP/OL].2020-04-16.p31.