·复习 1 原函数的定义。
2 不定积分的定义。
3 不定积分的性质。
4 不定积分的几何意义。
·引入在不定积分的定义、性质以及基本公式的基础上,我们进一步来讨论不定积分的计算问题,不定积分的计算方法主要有三种:直接积分法、换元积分法和分部积分法。
·讲授新课
第二节不定积分的基本公式和运算直接积分法一基本积分公式
由于求不定积分的运算是求导运算的逆运算,所以有导数的基本公式相应地可以得到积分的基本公式如下:
以上十五个公式是求不定积分的基础,必须熟记,不仅要记右端的结果,还要熟悉左端被积函数的的形式。
求函数的不定积分的方法叫积分法。
例1.求下列不定积分.(1)dx
x
⎰2
1
(2)dx x x ⎰
解:(1)
dx x
⎰
21
=2121
21x x dx C C x
-+-=+=-+-+⎰ (2)dx x x ⎰
=C x dx x +=⎰
25
235
2
此例表明,对某些分式或根式函数求不定积分时,可先把它们化为x α
的形式,然后应用幂函数的积分公式求积分。
二 不定积分的基本运算法则
法则1 两个函数代数和的积分,等于各函数积分的代数和,即
dx x g dx x f dx x g x f ⎰⎰⎰±=±)()()]()([
法则1对于有限多个函数的和也成立的.
法则2 被积函数中不为零的常数因子可提到积分号外,即
dx x f k dx x kf ⎰⎰=)()( (0≠k )
例2 求3(21)x
x e dx +-⎰
解 3(21)x x e dx +-⎰=23
x dx ⎰+dx ⎰-
x e dx ⎰
=
4
12
x x x e C +-+。
注 其中每一项的不定积分虽然都应当有一个积分常数,但是这里并不需要在每一项后面加上一个积分常数,因为任意常数之和还是任意常数,所以这里只把它的和C 写在末尾,以后仿此。
注 检验解放的结果是否正确,只把结果求导,看它的导数是否等于
被积函数就行了。
如上例由于41()2
x
x x e C '+-+=321x
x e +-,所以结
果是正确的。
三 直接积分法
在求积分的问题中,可以直接按基本积分公式和两个基本性质求出结果(如上例)但有时,被积函数常需要经过适当的恒等变形(包括代数和三角的恒等变形)再利用积分的性质和公式求出结果,这样的积分方法叫直接积分法。
例3 求下列不定积分.
(1)
1)(x dx
⎰
(2)dx x x ⎰+-1
12
解:(1)首先把被积函数
1)(x
-化为和式,然后再逐项积
分得
1)((1x dx x dx
+-
=+--
⎰⎰
xdx dx
=
+--⎰⎰⎰⎰
51
2
2
221252
x x x x C =+--+。
注:(1)求函数的不定积分时积分常数C 不能丢掉,否则就会出现概念性的错误。
(2)等式右端的每个不定积分都有一个积分常数,因为有限个任意常数的代数和仍是一个常数,所以只要在结果中写一个积分常数C 即可。
(3)检验积分计算是否正确,只需对积分结果求导,看它是否等于被积函数。
若相等,积分结果是正确的,否则是错误的。
(2)222221122(1)11
1x x dx dx dx x x x -+-==-+++⎰⎰⎰ 2
22arctan 1
dx
dx x x C x =-=-++⎰⎰。
上例的解题思路是设法化被积函数为和式,然后再逐项积分,是一种重要的解题方法,须掌握。
练习 1 322
324x x x dx x -++⎰,2 22221
(1)
x dx x x ++⎰,3 421x dx x +⎰。
答案 1 2
1432ln ||2x x x C x -+-+, 2 1
arctan x C x
-
+, 3 3
1arctan 3
x x x C -++
例4 求下列不定积分.(1)xdx ⎰2
tan (2)dx x 2
sin
2
⎰
解:(1)22
tan (sec 1)xdx x dx =-⎰⎰
2sec tan xdx dx x x C =-=-+⎰⎰
(2)C x x dx x dx x
+-=-=⎰⎰sin 2
1
212cos 12sin 2
上例的解题思路也是设法化被积函数为和式,然后再逐项积分,不过它实现化和是利用三角式的恒等变换。
练习 1 2
cot xdx ⎰ 2 2
cos
2x dx ⎰
3 cos 2x dx cosx-sinx
⎰ 答案 1 cot x x C --+ 2
1
(sin )2
x x C ++ 3 sin -cos x x C +
例5 设x x f 22cos )(sin =',求)(x f . 解:由于x x x f 222sin 1cos )(sin -==',
所以x x f -='1)(,故知)(x f 是x -1的原函数,因此
C x x dx x x f +-=-=⎰2
)1()(2
.
小结 基本积分公式,不定积分的性质,直接积分法。
练习 求下列不定积分. (1)2(12sin )x dx x
-+⎰
(2)2212
(
)cos sin dx x x
+⎰
, (3)dt
t t ⎰+2)1(,(4)23)1dt t -+⎰,(5)dx x x ⎰+)6(6
, (6)dx x
x ⎰--2
411
,(7)dx x x ⎰-)cot csc(csc ,(8)dx x x ⎰2sin 2cos ,
(9)2(cos sin )22t t dt +⎰,(10)dx x ⎰-)1(tan 2,(11
)e (3x x x
dx -⎰。
答案1 2cos 2ln ||x x x C +++, 2 tan -cot x x C +, 3
2
12ln ||2
t t t C +++, 4 2arcsin 3arctan t t C -+, 5
7
61ln 67
x x C ++, 6 313x x C --+, 7 cot csc x x C -++, 8 cot 2x C --+,
9 cos t t C -+, 10 tan 2x x C -+,11
(3)2arcsin 1ln3
x
e x C -++。
小结 计算简单的不定积分,有时只需按不定积分的性质和基本公式进行计算;有时需要先利用代数运算或三角恒等变形将被积函数进行整理.然后分项计算.
作业 P81:2,3。