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积分公式表:24个基本积分公式速查

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积分公式表最常用的是下面这 24 条基本不定积分:前 13 条由基本初等函数的导数表倒推而来,第 14–22 条是三角函数与含参数 a 的有理式、根式积分,最后两条是双曲函数。实际做题时先用换元法把被积函数变成表中的某一条,再套公式。本文给全表、三类常见换元的识别方法,以及三道例题。

24 个基本积分公式

表中的 a > 0,C 是任意常数;对数里带绝对值,是为了 x 取负值时公式也成立。

序号 积分 结果
1 ∫k dx kx + C
2 ∫xᵘ dx(u ≠ −1) xᵘ⁺¹/(u + 1) + C
3 ∫(1/x) dx ln|x| + C
4 ∫1/(1 + x²) dx arctan x + C
5 ∫1/√(1 − x²) dx arcsin x + C
6 ∫cos x dx sin x + C
7 ∫sin x dx −cos x + C
8 ∫sec²x dx tan x + C
9 ∫csc²x dx −cot x + C
10 ∫sec x tan x dx sec x + C
11 ∫csc x cot x dx −csc x + C
12 ∫eˣ dx eˣ + C
13 ∫aˣ dx(a ≠ 1) aˣ/ln a + C
14 ∫tan x dx −ln|cos x| + C
15 ∫cot x dx ln|sin x| + C
16 ∫sec x dx ln|sec x + tan x| + C
17 ∫csc x dx ln|csc x − cot x| + C
18 ∫1/(a² + x²) dx (1/a) arctan(x/a) + C
19 ∫1/(x² − a²) dx (1/2a) ln|(x − a)/(x + a)| + C
20 ∫1/√(a² − x²) dx arcsin(x/a) + C
21 ∫1/√(x² + a²) dx ln(x + √(x² + a²)) + C
22 ∫1/√(x² − a²) dx ln|x + √(x² − a²)| + C
23 ∫sh x dx ch x + C
24 ∫ch x dx sh x + C

表中任意一条都可以自己验算:对右边的结果求导,能回到左边的被积函数就对了;手算不方便时,取两个 x 值求数值导数,与被积函数比一比。

二十四个基本不定积分公式一页纸速查表

三类常见换元怎么认

表里的公式只认标准形状,被积函数长得不一样时,先按下表判断用哪种换元:

被积函数的特征 换元 化成表中第几条
f(ax + b) 令 u = ax + b,dx = du/a 按 f 的类型
x·f(x²) 凑 x dx = ½ d(x²) 按 f 的类型
f(ln x)/x 凑 dx/x = d(ln x) 按 f 的类型
f(eˣ)·eˣ 凑 eˣ dx = d(eˣ) 按 f 的类型
含 √(a² − x²) x = a sin t 降幂后用第 1、6 条
含 √(x² + a²) x = a tan t 第 16 条
含 √(x² − a²) x = a sec t 第 16 条
二次式 x² + px + q 配方 第 18、19 条

前四行叫第一类换元(凑微分),后四行里的三角代换属于第二类换元,配方之后再用第一类换元。

三道例题

例 1 配方后套第 18 条。 x² + 4x + 13 = (x + 2)² + 3²,令 u = x + 2,a = 3:

\int\frac{dx}{x^{2}+4x+13}=\int\frac{d(x+2)}{(x+2)^{2}+3^{2}}=\frac{1}{3}\arctan\frac{x+2}{3}+C

配方后套用反正切公式求积分

验算:对结果求导,(1/3) × [1/(1 + ((x + 2)/3)²)] × (1/3) = 1/[9 + (x + 2)²] = 1/(x² + 4x + 13),与被积函数一致。

例 2 凑微分后套第 12 条。 ∫x·e^(x²) dx:x dx = ½ d(x²),得 ½e^(x²) + C。求导验算:½ · e^(x²) · 2x = x·e^(x²)。

例 3 凑微分后套第 3 条。 ∫dx/(x ln x):dx/x = d(ln x),化成 ∫d(ln x)/ln x,结果 ln|ln x| + C。

常见错误

  • 第 2 条漏了 u ≠ −1。 u = −1 时要改用第 3 条,写成 x⁰/0 是没有意义的。
  • 对数里丢绝对值。 ∫dx/x 写成 ln x + C 只在 x > 0 时成立。
  • 第 18 条漏掉 1/a。 ∫dx/(9 + x²) 是 (1/3)arctan(x/3) + C,少了前面的 1/3,求导就对不上。
  • 凑微分忘了配系数。 ∫sin(3x + 1) dx 的结果是 −(1/3)cos(3x + 1) + C,系数 1/3 来自 dx = du/3。

把积分过程写进作业

编辑器里打 \int 得到积分号,上下限用 _ 和 ^,\,dx 让 dx 与被积函数隔开一点;命令随打随显,按空格结束。底部符号面板「大型运算」页签里有积分号、二重积分等模板,点一下再填空。公式大全的「积分学」分类也有定积分、反常积分等公式,可以点「插入」载入。

MathTool符号面板大型运算页签与正割积分

多条积分步骤要放进 Markdown 笔记时,独立公式单独成段的写法见Markdown 公式换行;转进 Word 后字体出了问题,按公式转换字体丢失的顺序排查。

拿到一道不定积分题时的五步判断顺序

不定积分算得对不对,求导回去便知:例 2 的 ½e^(x²) 求导回到 x·e^(x²),说明第 12 条套对了。表里 24 条都能这样自查。

延伸阅读

常见问题

积分表要背吗?
前 13 条要背熟,它们就是基本初等函数导数表倒过来,考试和作业里几乎每道题都会用。第 14 到 22 条也建议记住,记不牢时可以现场推:第 14、15 条用凑微分,第 18、19 条分别靠凑微分和拆分式,第 20 到 22 条可用三角代换推;第 16、17 条要先同乘一个因式再凑微分,记结论更省事。双曲函数两条用得少,知道即可。背完每天挑一条,对右边求导,看能否还原成左边的被积函数。