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不定积分-工具

发表: 4/28/2026 更新: 6/1/2026 字数: 0 字 时长: 0 分钟

(一) 基本公式

  1. 常数
    kdx=kx+C

  2. 幂函数不定积分公式
    a1:xadx=1a+1xa+1+C;
    a=1:x1dx=ln|x|+C;

简单证明

x<0,[ln(x)]=1x,1xdx=ln(x)+C.
x>0,(lnx)=1x,1xdx=lnx+C.
1xdx=ln|x|+C.

  1. 指数函数
    ae:axdx=axlna+C;
    a=e:exdx=ex+C;

  2. 三角函数
    sinxdx=cosx+C;
    cosxdx=sinx+C;
    tanxdx=ln|secx|+C;
    cotxdx=ln|sinx|+C;
    ⑤ ⭐secxdx=ln|secx+tanx|+C;
    ⑥ ⭐cscxdx=ln|cscxcotx|+C;
    sec2xdx=tanx+C;
    csc2xdx=cotx+C;
    secxtanxdx=secx+C;
    cscxcotxdx=cscx+C;

推导

tanxdx=sinxcosxdx=d(cosx)cosx=d(ln|cosx|)=d(ln|secx|)=ln|secx|+C.

secxdx=1cosxdx=cosxcos2xdx=dsinxcos2x=dsinx1sin2x= 令 t=sinx11t2dt=12(11+t+11t)dt=12(11+td(1+t)11td(1t))dsinx1sin2x=12(ln|1+t|ln|1t|)+C=12ln|1+t1t|+C=12ln|1+sinx1sinx|+C=12ln|(1+sinx)21sin2x|+C=ln|1+sinxcosx|+C=ln|secx+tanx|+C.

递推公式

In=secnxdx=secn2xtanxn1+n2n1In2(n2)
In=sinnxdx=1nsinn1xcosx+n1nIn2(n2)
In=cosnxdx=1ncosn1xsinx+n1nIn2(n2)

  1. 有理分式
    dx1x2=arcsinx+C;
    dxa2x2=d(xa)1(xa)2=arcsinxa+C;
    dx1+x2=arctanx+C;
    dxa2+x2=1ad(xa)1+(xa)2=1aarctanxa+C;
    dxx2a2=12a[d(xa)xad(x+a)x+a]=12aln|xax+a|+C;
    ⑥ ⭐dxx2a2=ln|x+x2a2|+C;
    ⑦ ⭐dxx2+a2=ln|x+x2+a2|+C;
    ⑧ ⭐a2x2dx=a22arcsinxa+x2a2x2+C;
    x2a2dx=12xx2a2a22ln|x+x2a2|+C;
    x2+a2dx=12xx2+a2+a22ln|x+x2+a2|+C.
推导

 dxx2a2tanϑ=x2a2a,cosϑ=ax.x2a2=atanϑ,x=asecϑ.=1atanϑd(asecϑ)=cotϑdsecϑ=cotϑtanϑsecϑdϑ=secϑdϑ=ln|secϑ+tanϑ|+C=ln|xa+x2a2a|+C=ln|x+x2a2|+C.

三角函数辅助图1 图一 三角函数辅助图1

 dxx2+a2cosϑ=ax2+a2,tanϑ=xa.x2+a2=asecϑ,x=atanϑ.=1asecϑd(atanϑ)=cosϑdtanϑ=cosϑsec2ϑdϑ=secϑdϑ=ln|secϑ+tanϑ|+C=ln|x2+a2a+xa|+C=ln|x+x2+a2|+C.

三角函数辅助图2 图二 三角函数辅助图2

 a2x2dxcosϑ=a2x2a,sinϑ=xa.a2x2=acosϑ,x=asinϑ.=a2cosϑd(sinϑ)=a2cos2ϑdϑ=a2cos2ϑ+12dϑ=a22(cos2ϑdϑ+dϑ)=a24sin2ϑ+a22ϑ+C=a22sinϑcosϑ+a22arcsinxa+C=a22arcsinxa+x2a2x2+C.

三角函数辅助图3 图三 三角函数辅助图3

 x2a2dx :x2a2dx=a2tanϑd(secϑ)=a2tan2ϑsecϑdϑ t=tan2ϑsecϑdϑt=tanϑsecϑsecϑd(tanϑ)=tanϑsecϑsecϑsec2ϑdϑ=tanϑsecϑsecϑ(1+tan2ϑ)dϑ=tanϑsecϑsecϑdϑt.t=12tanϑsecϑ12ln|secϑ+tanϑ|+C=12a2xx2a212ln|x+x2a2|+C.x2a2dx=a2t=12xx2a2a22ln|x+x2a2|+C.

 x2+a2dx :x2+a2dx=a2secϑd(tanϑ)=a2sec3ϑdϑ t=sec3ϑdϑt=secϑtanϑtanϑd(secϑ)=secϑtanϑtan2ϑsecϑdϑ=secϑtanϑ(sec2ϑ1)secϑdϑ=secϑtanϑt+secϑdϑ.t=12secϑtanϑ+12ln|secϑ+tanϑ|+C=12a2xx2+a2+12ln|x+x2+a2|+C.x2+a2dx=a2t=12xx2+a2+a22ln|x+x2+a2|+C.

(二) 积分法

1.换元积分法

Case1 第一类换元积分法

1.x(2x+1)2dx
2.dxx2+2x+5
3.dx2xx2
4.dxx(4+x)
5.dxx2+x
6.ex4+e2xdx
7.dxxln2x

形如 f[φ(x)]φ(x)dx=f[φ(x)]d(φ(x))= 令 t=φ(x)f(t)dt=F(t)+C=F[φ(x)]+C.
:sin2xxdx=2sin2xd(x)= 令 t=x2sin2tdt=(1cos2t)dt=tcos2tdt=t12sin2t+C=x12sin2x+C.

Case2 第二类换元积分法

1.tt+1dt
2.t+1tdt
3.dttt+1
4.tt+1dt
5.tt2+1dt
6.dt(x2+1)3

形如 f(x)dx= 令 x=ψ(t)f[ψ(t)]ψ(t)dt=G(t)=G[ψ1(x)]+C.


2.分部积分法

已知 (uv)=uv+uv
d(uv)=d(u)v+ud(v)
两边同时积分:uv=vdu+udv
udv=uvvdu

Case1.∫ 幂×指 dx

例1.x2exdx

Case2.∫ 幂×对 dx

例2.xln2xdx

Case3.∫ 幂×三角 dx

例3.xsin2xdx
例4.xtan2xdx

Case4.∫ 幂×反三角 dx

例5.xarctanxdx
例6.arcsinxdx

Case5. eax×{sinbxcosax dx

7.e2xcosxdx

:I=e2xcosxdx=e2xd(sinx)=e2xsinx2sinxe2xdx=e2xsinx+2e2xd(cosx)=e2xsinx+2(e2xcosx2cosxe2xdx)=e2xsinx+2e2xcosx4II=15e2x(sinx+2cosx)+C.

Case6. secnx( cscnx)dx(n )

例8.sec4xdx
例9.sec3xdx

qindlute's notes