【高等数学】常见不定积分公式详细推导
常见积分公式
- 注意事项!
- 1 ∫cscxdx=ln∣cscx−cotx∣+C\\int cscxdx=ln|cscx-cotx|+C∫cscxdx=ln∣cscx−cotx∣+C
- 2 ∫secxdx=ln∣secx+tanx∣+C\\int secxdx=ln|secx+tanx|+C∫secxdx=ln∣secx+tanx∣+C
- 3 ∫dxx2−a2=ln∣x+x2−a2∣+C\\int \\frac{dx}{\\sqrt{x^2-a^2}}=ln|x+\\sqrt{x^2-a^2}|+C∫x2−a2dx=ln∣x+x2−a2∣+C
- 4 ∫dxx2+a2=ln∣x+x2+a2∣+C\\int \\frac{dx}{\\sqrt{x^2+a^2}}=ln|x+\\sqrt{x^2+a^2}|+C∫x2+a2dx=ln∣x+x2+a2∣+C
- 5 ∫dxx2−a2=12aln∣x−ax+a∣+C\\int \\frac{dx}{x^2-a^2}=\\frac{1}{2a}ln|\\frac{x-a}{x+a}|+C∫x2−a2dx=2a1ln∣x+ax−a∣+C
- 6 ∫dxa2+x2=1aarctanxa+C\\int \\frac{dx}{a^2+x^2}=\\frac{1}{a}arctan\\frac{x}{a}+C∫a2+x2dx=a1arctanax+C
- 7 ∫dxa2−x2=arcsinxa+C\\int \\frac{dx}{\\sqrt{a^2-x^2}}=arcsin\\frac{x}{a}+C∫a2−x2dx=arcsinax+C
注意事项!
公式推导所得答案不唯一,若想检验答案正确性,可以通过对所得答案进行求导,若求导后的值和原式相同,则答案正确。
1 ∫cscxdx=ln∣cscx−cotx∣+C\\int cscxdx=ln|cscx-cotx|+C∫cscxdx=ln∣cscx−cotx∣+C
原式=∫cscx(cscx−cotx)cscx−cotxdx=∫csc2x−cscxcotxcscx−cotxdx原式=\\int \\frac{cscx(cscx-cotx)}{cscx-cotx}dx=\\int \\frac{csc^2x-cscxcotx}{cscx-cotx}dx原式=∫cscx−cotxcscx(cscx−cotx)dx=∫cscx−cotxcsc2x−cscxcotxdx=∫1cscx−cotxd(cscx−cotx)=\\int \\frac{1}{cscx-cotx}d(cscx-cotx)=∫cscx−cotx1d(cscx−cotx)=ln∣cscx−cotx∣+C=ln|cscx-cotx|+C=ln∣cscx−cotx∣+C
2 ∫secxdx=ln∣secx+tanx∣+C\\int secxdx=ln|secx+tanx|+C∫secxdx=ln∣secx+tanx∣+C
原式=∫secx(secx+tanx)secx+tanxdx=∫sec2x+secxtanxsecx+tanxdx原式=\\int\\frac{secx(secx+tanx)}{secx+tanx}dx=\\int\\frac{sec^2x+secxtanx}{secx+tanx}dx原式=∫secx+tanxsecx(secx+tanx)dx=∫secx+tanxsec2x+secxtanxdx=∫d(tanx+secx)secx+tanx=\\int\\frac{d(tanx+secx)}{secx+tanx}=∫secx+tanxd(tanx+secx)=ln∣secx+tanx∣+C=ln|secx+tanx|+C=ln∣secx+tanx∣+C
3 ∫dxx2−a2=ln∣x+x2−a2∣+C\\int \\frac{dx}{\\sqrt{x^2-a^2}}=ln|x+\\sqrt{x^2-a^2}|+C∫x2−a2dx=ln∣x+x2−a2∣+C
注:tant的值可以通过画三角形辅助求解
令 x=asectx=asectx=asect, 则 dx=asect⋅tantdt,sect=xa,tant=x2−a2adx=asect·tantdt, sect=\\frac{x}{a},tant=\\frac{\\sqrt{x^2-a^2}}{a}dx=asect⋅tantdt,sect=ax,tant=ax2−a2
原式=∫asect⋅tantdta2sec2t−a2=∫asect⋅tantdta2(sec2t−1)=∫sect⋅tantdttant原式 =\\int\\frac{asect·tantdt}{\\sqrt{a^2sec^2t-a^2}}=\\int\\frac{asect·tantdt}{\\sqrt{a^2(sec^2t-1)}}=\\int\\frac{sect·tantdt}{tant}原式=∫a2sec2t−a2asect⋅tantdt=∫a2(sec2t−1)asect⋅tantdt=∫tantsect⋅tantdt=∫sectdt==ln∣sect+tant∣+C=ln∣xa+x2−a2a∣+C=\\int sectdt==ln|sect+tant|+C=ln|\\frac{x}{a}+\\frac{\\sqrt{x^2-a^2}}{a}|+C=∫sectdt==ln∣sect+tant∣+C=ln∣ax+ax2−a2∣+C=ln∣x+x2−a2∣+C=ln|x+\\sqrt{x^2-a^2}|+C=ln∣x+x2−a2∣+C
4 ∫dxx2+a2=ln∣x+x2+a2∣+C\\int \\frac{dx}{\\sqrt{x^2+a^2}}=ln|x+\\sqrt{x^2+a^2}|+C∫x2+a2dx=ln∣x+x2+a2∣+C
令x=atant,则dx=asec2tdt,x=atant,则dx=asec^2tdt,x=atant,则dx=asec2tdt,
原式=∫asec2tdta2tan2t+a2=∫sectdt=原式=\\int\\frac{asec^2tdt}{\\sqrt{a^2tan^2t+a^2}}=\\int sectdt=原式=∫a2tan2t+a2asec2tdt=∫sectdt==ln∣sect+tant∣+C=ln|sect+tant|+C =ln∣sect+tant∣+C
5 ∫dxx2−a2=12aln∣x−ax+a∣+C\\int \\frac{dx}{x^2-a^2}=\\frac{1}{2a}ln|\\frac{x-a}{x+a}|+C∫x2−a2dx=2a1ln∣x+ax−a∣+C
原式=∫dx(x+a)(x−a)=12a∫x+a−x+a(x+a)(x−a)原式=\\int\\frac{dx}{(x+a)(x-a)}=\\frac{1}{2a}\\int\\frac{x+a-x+a}{(x+a)(x-a)}原式=∫(x+a)(x−a)dx=2a1∫(x+a)(x−a)x+a−x+a=12a∫[1x−ad(x−a)−1x+ad(x+a)]=\\frac{1}{2a}\\int[\\frac{1}{x-a}d(x-a)-\\frac{1}{x+a}d(x+a)]=2a1∫[x−a1d(x−a)−x+a1d(x+a)]=12a(ln∣x−a∣−ln∣x+a∣)+C=\\frac{1}{2a}(ln|x-a|-ln|x+a|)+C=2a1(ln∣x−a∣−ln∣x+a∣)+C=12aln∣x−ax+a∣+C=\\frac{1}{2a}ln|\\frac{x-a}{x+a}|+C=2a1ln∣x+ax−a∣+C
6 ∫dxa2+x2=1aarctanxa+C\\int \\frac{dx}{a^2+x^2}=\\frac{1}{a}arctan\\frac{x}{a}+C∫a2+x2dx=a1arctanax+C
令x=atant,则dx=asec2tdt,t=arctanxax=atant,则dx=asec^2tdt, t=arctan\\frac{x}{a}x=atant,则dx=asec2tdt,t=arctanax
原式=∫asec2tdta2sec2t=∫1adt=1at+C原式=\\int\\frac{asec^2tdt}{a^2sec^2t}=\\int\\frac{1}{a}dt=\\frac{1}{a}t+C原式=∫a2sec2tasec2tdt=∫a1dt=a1t+C=1aarctanxa+C=\\frac{1}{a}arctan\\frac{x}{a}+C=a1arctanax+C
7 ∫dxa2−x2=arcsinxa+C\\int \\frac{dx}{\\sqrt{a^2-x^2}}=arcsin\\frac{x}{a}+C∫a2−x2dx=arcsinax+C
令 x=asint,则dx=acostdt,t=arcsinxax=asint,则dx=acostdt,t=arcsin\\frac{x}{a}x=asint,则dx=acostdt,t=arcsinax
原式=∫acostdta2−a2sin2t=∫acostdtacost原式=\\int\\frac{acostdt}{\\sqrt{a^2-a^2sin^2t}}=\\int\\frac{acostdt}{acost}原式=∫a2−a2sin2tacostdt=∫acostacostdt=∫1dt=∫t+C=\\int1dt=\\int t+C=∫1dt=∫t+C=arcsinxa+C=arcsin\\frac{x}{a}+C=arcsinax+C