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第22讲:《不定积分基本概念、性质与基本计算法》内容小结、课件与典型例题与练习

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发表于 2020-12-19 07:20:00 | 显示全部楼层 |阅读模式


一、原函数

如果在区间上,,则称为的一个原函数.
【注】如果一个函数存在原函数,那么它有无穷多个原函数,而且其中任何两个原函数之间只相差一个常数.对于不同描述形式的原函数,相差的常数可以通过取特定变量值来得到. 比如
, 都是 的原函数,则
,得 ,即
二、原函数存在定理
原函数存在定理:
(1) 若函数在区间上连续,则在区间上存在原函数.
(2) 如果在区间上函数第一类间断点和第二类无穷间断点,则函数在该区间上没有原函数;如果函数在区间上仅仅具有第二类振荡间断点,则有可能存在有原函数.
例1 包含振荡间断点的区间内定义的函数可能存在有原函数.  如
的振荡间断点,在全体实数范围内有原函数.

例2 包含第一类间断点的区间内函数不存在原函数.

点出分别为函数第一类跳跃间断点可去间断点,它们在区间上都不存在原函数. 对于,在处对应着分段函数的尖点位置;对于,假设有原函数,则在时,有,由可导必定连续,则,所以在,从而有,从而与所设的原函数矛盾.

例3 包含第二类无穷间断点的区间内函数不存在原函数. 如

在区间上不存在原函数,其中为函数无穷间断点. 虽然通常记

但这仅仅是一种形式上的记法,并不代表在区间上存在原函数,因为对数函数处根本没有定义,当然也就不可能存在导数. 

三、不定积分

函数在区间所有原函数的一般表达式称为上的不定积分,并且有
其中
  • 称为积分常数或任意常数
  • 的在区间上的任意一个原函数
  • 称为被积函数,
  • 称为被积表达式,计算中就为原函数的微分,即
  • 称为积分变量,即仅仅对变量求导数或微分,其余符号对于积分而言为常数.
【注】 不定积分是所有原函数的集合,结果一定不能缺少!没有则仅仅是原函数集合中的一个元素. 

四、不定积分基本性质

1、求导、微分与积分的互逆运算
【注】 不定积分与求导、微分互为逆运算,交替使用相互“抵消”. 最后的一个运算决定结果形式,最后运算为不定积分,则结果不能忽略任意常数;为微分运算,则结果不能缺少.
2、不定积分线性运算性质
如果的原函数存在,则
其中为常数. 

五、基本不定积分公式

由基本初等函数的导数基本公式,逆向推导有基本初等函数的不定积分基本计算公式,它们是求不定积分的基础,必须熟记和掌握!具体基本积分表参见后面的课件或教材!
 
【注1基本不定积分基本公式表中的公式中的d就为微分运算符. 其中的积分变量符号x可以直接替换为任意可导函数表达式.不过记得一定是等式两端所有x都换成相同的表达式.
由此可知的一个原函数. 这个结果的应用直接得到后面不定积分的“凑微分”法或第一类换元法. 
【注2对于不定积分结果在计算出来以后,一定要通过求导运算验证其结果是否就为被积函数.  只要求导结果为被积函数,则不管结果的描述形式如何都为正确结果.
 
【注3有理函数的积分一般拆分成部分分式计算积分,有理函数的部分分式分解参见推荐阅读列表中的知识点解析:有理函数的部分分式分解的基本概念与方法


关于不定积分、定积分与多元函数积分计算正确性的验证和思路、方法的有效性的验证与确认,可以参见如下的推文给出的方法:


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参考课件

【注】课件中例题与练习参考解答请参见对应的后续推文,或者通过公众号底部菜单 高数线代 下的 高等数学概率其他 选项,在打开的导航列表中通过高等数学”面板查看各章节推送推文列表!


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