高数积分总结(1)
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高数积分总结
一、不定积分
1、不定积分的概念也性质
定义1:如果在区间I上,可导函数F(x)的导函数为f(x),即对
任一Ix,都有
F`(x)=f(x)或dF(x)=f(x)dx,
那么函数F(x)就称为f(x)(或f(x)dx)在区间I上的原函数。
定义2:在区间I上,函数f(x)的带有任意常数项的原函数称为f
(x)(或者f(x)dx)在区间I上的不定积分,记作
dxxf)(
。
性质1:设函数f(x)及g(x)的原函数存在,则
dxxgdxxfdxxgxf)()()]()([
。
性质2:设函数f(x)的原函数存在,k为非零常数,则
dxxfkdxxkf)()(
。
2、换元积分法
(1)第一类换元法:
定理1:设f(u)具有原函数,)(x可导,则有换元公式
)(])([)(')]([xdfdxxxf
。
例:求xdx2cos2
解 ••ddxxxdxxxdxcos)'2(2cos22cos2cos2
将x2代入,既得
Cxxdx2sin2cos2
(2)第二类换元法:
定理2:设)(tx是单调的、可导的函数,并且.0)('t又设
)(')]([ttf
具有原函数,则有换元公式
,])(')]([[)()(1xtdtttfdxxf
其中)(1x是)(tx的反函数。
例:求)0(22aaxdx
解 ∵tt22sectan1,
设22tanttx,那么
tdtadxtatataaax2222222sec,sectan1tan
,
于是
tdtdttataaxdxsec
sec
sec
2
22
∴Cttaxdxtansecln22
∵aaxt22sec,且0tansectt
∴1222222)ln(lnCaxxCaaxaxaxdx,aCCln1
3、分部积分法
定义:设函数)(x及)(x具有连续导数。那么,两个函数乘
积的导数公式为
'''
移项得 ')'('
对这个等式两边求不定积分,得
dxdx''
此公式为分部积分公式。
例:求xdxxcos
解 xdxxxxdxxsinsincos
∴Cxxxxdxxcossincos
分部积分的顺序:反对幂三指。
4、有理函数的积分
例:求dxxxx6512
解 ∵)2)(3(652xxxx,故设
236512xBxAxx
x
其中A,B为待定系数。上式两端去分母后,得
)3()2(1xBxAx
即 BAxBAx32)(1
比较上式两端同次幂的系数,既有
1321BA
BA
从而解得 3,4BA
于是
Cxxdxxxdxxxx2ln33ln4
233465
1
2
其他有些函数可以化做有理函数。
5、积分表的查询
二、定积分
1、定积分的定义和性质
(1)定义:设函数)(xf在ba,上有界,在ba,中任意插入若干个
分点
bxxxxxann
1210
把区间ba,分成n个小区间
nnxxxxxx,,,,,,12110
各个小区间的长度依次为
1122011,,,nnn
xxxxxxxxx
在每个小区间iixx,1上任取一点iiiixx1,作函数值
)(if
与小区间长度ix的乘积nixfii,,2,1)(,并作出和
niiixfS1
)(
记
nxxx,,,max21
,如果不论对ba,怎么划分,也不论在小
区间iixx,1上点i怎么选取,只要当0时,和S总趋于确定
的极限I,那么称这个极限I为函数)(xf在区间ba,上的定积分
(简称积分),记作badxxf)(,即
niiibaxfIdxxf1
0
)(lim)(
其中)(xf叫做被积函数,dxxf)(叫做被积表达式,x叫做积分
变量,a叫做积分下限,b叫做积分上限,ba,叫做积分区间。
定理1:设)(xf在区间ba,上连续,则)(xf在ba,上可积。
定理2:设)(xf在区间ba,上有界,且只有有限个间断点,则
)(xf
在ba,上可积。
(2)性质1:bababadxxgdxxfdxxgxf)()()()(
性质2:babadxxfkdxxkf)()( (k是常数)
性质3:设bca,则
bccabadxxfdxxfdxxf)()()(
性质4:如果在区间ba,上1)(xf,则
abdxdxbaba1
性质5:如果在区间ba,上,0)(xf,则
badxxfba0)(
推论1:如果在区间ba,上,)()(xgxf,则
badxxgdxxfbaba)()(
推论2: )()()(badxxfdxxfbaba
性质6:设M及m分别是函数)(xf在区间ba,上的最大值和
最小值,则
))(()()(baabMdxxfabmba
性质7(定积分中值定理):如果函数)(xf在积分区间ba,上连
续,则在ba,上至少存在一个点,使下式成立
))()(()(baabfdxxfba
2、微积分基本公式
(1)积分上限函数及其导数
定理1:如果函数)(xf在区间ba,上连续,则积分上限的函数
xadttfx)(
在ba,上可导,并且它的导数
))(()()('bxaxfdttfdxdxxa
定理2:如果函数)(xf在区间ba,上连续,则函数
xadttfx)()(
就是)(xf在区间ba,上的一个原函数。
(2)牛顿-莱布尼茨公式
定理3:如果函数)(xF是连续函数)(xf在区间ba,上的一个原函
数,则
)()()(aFbFdxxfba
3、定积分的换元法和分部积分法
(1)定积分的换元法
定理:
三、多元函数微分
四、重积分
五、曲面和曲线积分