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不定積分的方法總結

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不定積分在高等數學中佔有非常重要的地位,不管是在教師資格考試還是教師招聘考試中都有出題,另外不定積分的學習為以後學習定積分計算打下了堅實的基礎,所以對於這方面的內容,下面是小編精心收集的不定積分的方法總結,希望能對你有所幫助。

不定積分的方法總結

不定積分的方法總結

教學過程:

在實際問題的解決過程中,我們不僅要用到求導數和微分,還要用到與求導數和微分相反的計算即積分運算.也就是由函數的導數求原函數,它是積分學的基本問題之一-----求不定積分.

一、原函數

1.引例1:已知物體運動方程s s(t),則其速度是物體位移s對時間t的導數.反過來,已知物體的速度v是時間t的函數v v(t),求物體的運動方程s s(t),使它的導數s (t)等於v v(t),這就是求導函數的逆運算問題.引例2:已知某產品的產量P是時間t的函數P P(t),則該產品產量的變化率是產量P對時間t的導數P (t).反之,若已知某產量的變化率是時間t的函數P (t),求該產品產量函數P(t),也是一個求導數運算的逆運算的問題.

2.【定義5.1】(原函數)設f(x)是定義在區間I上的.函數.若存在可導函數F(x),對 x I均有F (x) f(x)ordF(x) f(x)dx,則稱F(x)為f(x)在I上的一個原函數.

例如:由(sinx)  cosx知sinx是cosx的一個原函數;又(sinx 5)  cosx,(sinx c)  cosx(c是常數),所以sinx 5,sinx c也都是函數cosx的一個原函數.

再如:由(2x3)  6x2知2x是6x的一個原函數;32

(2x3 c)  6x2,所以2x3 c(c是常數)也是6x2的一個原函數.

注意:沒有指明區間時,應默認為區間就是函數定義域.

二、不定積分

1.原函數性質

觀察上述例子知:函數的原函數不唯一,且有性質

(1)若f(x) C(I),則f(x)存在I上的原函數F(x).

(2)若F(x)為f(x)在I上的一個原函數,則F(x) C都是f(x)的原函數,其中C為任意常數.

(3)若F(x)和G(x)都是f(x)的原函數,則

F(x) G(x) C.

證明:  F(x) G(x)

F (x) G (x) f(x) f(x) 0.

C R,   s.t.F(x) G(x) C.

(4)設F(x)為f(x)在I上的原函數,則f(x)在I上全體原函數為F(x) C(其中C為任意常數).2.【定義5.2】函數f(x)在I上的全體原函數稱為f(x)在I上的不定積分,記作 C R,s.t. f(x)dx.

即若F(x)為f(x)在I上的一個原函數,則有 f(x)dx F(x) C,C為任意常數.

説明:(1) ---積分號;(2)f(x)---被積函數;

(3)f(x)dx----被積表達式.(4)x----積分變量.

3.結論:

①連續函數一定有原函數.

②f(x)若有原函數,則有一簇原函數.它們彼此只相差一個常數.

提問:初等函數在其定義區間上是否有原函數?例:edx,sinxdx, x2 2sinx xdx)

(一定有原函數,但原函數不一定還是初等函數.)例1求(1)3xdx;(2)x5dx. 2

解(1)∵(x)  3x,∴32233xdx x C.

x6 x6

55(2)   C.  x,  xdx 6 6

例2求解1 1 x2dx.  arctanx   1,21 x

1 1 x2dx arctanx C.

1提問: dx  arccotx C對嗎?1 x2

1例3求 dx.x

11解: (lnx)  ,  dx lnx

例4:某商品邊際成本為100 2x,則總成本函數為C(x)  (100 2x)dx 100x x2 C.

3.導數與不定積分的關係

f (x)dx f(x) C.

(1)* df(x) f(x) C.(1)

df(x)dx f(x). dx

(2)*d f(x)dx f(x)dx.(2)

可見:微分運算與求不定積分的運算是互逆的.

提問:如何驗證積分的結果是正確的?(積分的導數是被積函數時正確)

二、不定積分的幾何意義

如圖: f(x)dx F(x) C,

函數f(x)的不定積分表示

斜率為f(x)的原函數對應的

一簇積分曲線.在同一點x0處

積分曲線簇的切線平行.

此曲線蔟可由F(x)沿y軸上下平行移動而得到.積分曲線:函數f(x)原函數y F(x)的圖形稱為f(x)

的積分曲線.

不定積分的幾何意義:f(x)的不定積分是一簇積分曲線F(x) C.且在同一點x0處積分曲線簇的切線互相平行.

例5設曲線通過點P(1,2),且其上任一點處的切線斜率等於這點橫座標的兩倍,求此曲線方程.解設曲線為y f(x),依題意知

x2dy 2x,dx   2x,  2xdx x2 C,

2於是f(x) x C,

由f(1) 2 C 1,

所求曲線方程為y x 1.

提問:如何驗證積分的結果是正確的?(結果求導必須是被積函數)

小結:

1.F(x)為f(x)在I上的原函數,則f(x)在I上全體原函數F(x) c為f(x)的不定積分,即2

f(x)dx F(x) c

2.注意當積分號消失時常數c產生.

3.熟記積分公式,注意將被積函數恆等變形後用公式計算不定積分.

課後記:存在的問題不能正確理解幾何意義;計算錯誤較多,找不對原函數,寫掉積分常數C.

【提問】判斷下列結論是否正確

(不正確説明理由)

(1)3dx 3x C.(2)xdx

(3)

515x C6   C.

(4) 1

x2  1x C.(5) 1

x lnx C.

(6) 5xdx 5xln5 C.

(7) 2exdx ex C.

(8) 2sinxdx  cosx C.(9) 1

1 x2dx arctanx c  arccotx C.

(10) sec2xdx tanx C.

(11) csc2xdx  cotx C.

(12)  arcsinx C  arccosx C.

(13) secxtanxdx secx C.

(12) cscxcotxdx  cscx C.

Tags:不定積分