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

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
令 ,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) 如果在区间上函数有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
为的振荡间断点,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.

在点出分别为函数的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,所以在内,从而有,从而与所设为的原函数矛盾.

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,其中为函数的无穷间断点. 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,因为对数函数在处根本没有定义,当然也就不可能存在导数.

三、不定积分

函数在区间上所有原函数的一般表达式称为在上的不定积分,并且有
其中
  • 称为积分常数或任意常数
  • 是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
如果与的原函数存在,则
其中和为常数.

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. 如
由此可知是的一个原函数. 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.
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