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常用定积分公式

2025-10-29 09:49:11 来源:网易 用户:管柔萱 

常用定积分公式】在数学学习和应用中,定积分是一个非常重要的概念,广泛应用于物理、工程、经济等领域。掌握一些常用的定积分公式,有助于提高解题效率,简化计算过程。以下是一些常见的定积分公式及其适用范围,便于查阅和记忆。

一、基本函数的定积分公式

函数形式 定积分公式 积分区间 备注
$ \int_a^b dx $ $ b - a $ $ [a, b] $ 常数函数的积分
$ \int_a^b x^n dx $ $ \frac{b^{n+1} - a^{n+1}}{n+1} $ (当 $ n \neq -1 $) $ [a, b] $ 幂函数积分
$ \int_a^b \frac{1}{x} dx $ $ \ln\left\frac{b}{a}\right $ $ (0, +\infty) $ 对数函数积分
$ \int_a^b e^x dx $ $ e^b - e^a $ $ \mathbb{R} $ 指数函数积分
$ \int_a^b a^x dx $ $ \frac{a^b - a^a}{\ln a} $ (当 $ a > 0 $, $ a \neq 1 $) $ \mathbb{R} $ 指数函数积分(底数为常数)

二、三角函数的定积分公式

函数形式 定积分公式 积分区间 备注
$ \int_a^b \sin x dx $ $ -\cos b + \cos a $ $ \mathbb{R} $ 正弦函数积分
$ \int_a^b \cos x dx $ $ \sin b - \sin a $ $ \mathbb{R} $ 余弦函数积分
$ \int_a^b \tan x dx $ $ -\ln\cos b + \ln\cos a $ $ (-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}) $ 正切函数积分(注意定义域)
$ \int_a^b \sec^2 x dx $ $ \tan b - \tan a $ $ (-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}) $ 正割平方积分

三、反三角函数的定积分公式

函数形式 定积分公式 积分区间 备注
$ \int_a^b \frac{1}{1+x^2} dx $ $ \arctan b - \arctan a $ $ \mathbb{R} $ 反正切函数积分
$ \int_a^b \frac{1}{\sqrt{1-x^2}} dx $ $ \arcsin b - \arcsin a $ $ [-1, 1] $ 反正弦函数积分
$ \int_a^b \frac{1}{\sqrt{1+x^2}} dx $ $ \text{arsinh}(b) - \text{arsinh}(a) $ $ \mathbb{R} $ 反双曲正弦积分

四、特殊函数的定积分公式

函数形式 定积分公式 积分区间 备注
$ \int_0^{\infty} e^{-x} dx $ $ 1 $ $ [0, +\infty) $ 指数衰减函数
$ \int_0^{\infty} x^n e^{-x} dx $ $ n! $ (当 $ n $ 为整数) $ [0, +\infty) $ Γ函数(伽马函数)
$ \int_{-\infty}^{\infty} e^{-x^2} dx $ $ \sqrt{\pi} $ $ \mathbb{R} $ 高斯积分
$ \int_0^{\frac{\pi}{2}} \sin^n x dx $ $ \frac{\sqrt{\pi}}{2} \cdot \frac{\Gamma\left(\frac{n+1}{2}\right)}{\Gamma\left(\frac{n}{2}+1\right)} $ $ [0, \frac{\pi}{2}] $ 贝塔函数相关

五、对称函数的定积分性质

- 若 $ f(x) $ 是偶函数,则 $ \int_{-a}^{a} f(x) dx = 2 \int_0^a f(x) dx $

- 若 $ f(x) $ 是奇函数,则 $ \int_{-a}^{a} f(x) dx = 0 $

总结

定积分是微积分的重要组成部分,掌握常见函数的积分公式对于解决实际问题具有重要意义。本文整理了多项基本函数、三角函数、反三角函数以及特殊函数的定积分表达式,并提供了相应的积分区间与注意事项。在实际应用中,应根据具体函数的形式和定义域选择合适的积分方法,必要时可结合换元法、分部积分等技巧进行计算。

建议在学习过程中多做练习,熟练掌握这些公式,提高解题速度与准确性。

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