Chapter 8 积分 - 公式表

Integration - Formula Sheet

8.1 定积分

定积分定义

\[\int_a^b f(x) dx = F(b) - F(a)\]
其中F(x)是f(x)的原函数

微积分基本定理

\[\frac{d}{dx}\int_a^x f(t) dt = f(x)\]
积分与微分的逆运算关系

积分性质

\[\int_a^b [f(x) + g(x)] dx = \int_a^b f(x) dx + \int_a^b g(x) dx\] \[\int_a^b kf(x) dx = k\int_a^b f(x) dx\] \[\int_a^b f(x) dx = -\int_b^a f(x) dx\]
定积分的基本性质

8.2-8.3 面积计算

曲线与x轴围成的面积

\[\text{面积} = \int_a^b f(x) dx\]
当f(x) ≥ 0时,积分值即为面积

x轴下方面积

\[\text{面积} = \left|\int_a^b f(x) dx\right|\]
取绝对值得到正面积

跨轴面积

\[\text{面积} = \int_a^c |f(x)| dx + \int_c^b |f(x)| dx\]
当函数在区间内变号时,需要分段计算

8.4-8.5 曲线间面积

曲线与直线间面积

\[\text{面积} = \int_a^b [f(x) - g(x)] dx\]
其中f(x)在上方,g(x)在下方

两条曲线间面积

\[\text{面积} = \int_a^b |f(x) - g(x)| dx\]
两条曲线间的面积

复合区域面积

\[\text{面积} = \text{几何图形面积} - \int_a^b f(x) dx\]
几何图形面积可能是三角形、梯形等

8.6 梯形法则

梯形法则公式

\[\int_a^b f(x) dx \approx \frac{h}{2}[y_0 + 2(y_1 + y_2 + \cdots + y_{n-1}) + y_n]\]
其中:\(h = \frac{b-a}{n}\),\(y_i = f(a + ih)\)

单个梯形面积

\[\text{梯形面积} = \frac{1}{2}(y_0 + y_1)h\]
每个梯形的面积公式

误差估计

\[\text{误差} \approx \frac{(b-a)^3}{12n^2} \max |f''(x)|\]
梯形法则的误差估计

基本积分公式

幂函数积分

\[\int x^n dx = \frac{x^{n+1}}{n+1} + C \quad (n \neq -1)\] \[\int x^{-1} dx = \ln|x| + C\]
幂函数的积分公式

指数对数积分

\[\int e^x dx = e^x + C\] \[\int a^x dx = \frac{a^x}{\ln a} + C\] \[\int \frac{1}{x} dx = \ln|x| + C\]
指数和对数函数的积分

三角函数积分

\[\int \sin x dx = -\cos x + C\] \[\int \cos x dx = \sin x + C\] \[\int \sec^2 x dx = \tan x + C\]
三角函数的积分

积分法则

\[\int [f(x) + g(x)] dx = \int f(x) dx + \int g(x) dx\] \[\int kf(x) dx = k\int f(x) dx\]
积分的基本法则

重要提示

• 定积分表示曲线下的面积,当函数为负时,积分值为负
• 面积总是正值,需要取绝对值
• 跨轴区域必须分段计算
• 梯形法则适用于无法用代数方法积分的函数
• 增加梯形数量可以提高梯形法则的精度

常见错误

• 忘记取绝对值导致面积为负
• 跨轴区域直接积分
• 梯形法则中y₀和yₙ的系数错误
• 积分限确定错误
• 忘记加积分常数C(不定积分时)