1
Chap3不定积分不定积分
§3.1 原函数与不定积分的概念
§3.2 不定积分的性质与基本公式
§3.3 换元积分法
§3.4 分部积分法
§3.1 原函数与不定积分的概念一、原函数定义:
() ()
() (() () )
Fx f
Fx fx I
IFx x xf
I

=
设函数与在区为在区间上都有定义,
若在上,则间上的一个称原函数。
2
2
sin
() ()
x
fx e fx例:已知的一个原函数是,求
2
sin
() ( )
x
fx e

=
)(sin
2sin
2

= xe
x
)(cos
22sin
2

= xxe
x
2sin
cos2
2
xex
x
=
二、不定积分定义:
() ()
( )
fx I fx
I fxdx

在区间上的全体原函数,称为在上的不定积分,记作

其中称为积分号,
() fx为被积函数,
() fxdx为被积表达式,x为积分变量
() ()
) (()fxd
Fx fx
xx cFc=+

如果是的一个原函数,则有:
,其中称为积分常数
3
§3.2 不定积分的性质和基本公式一、不定积分的性质
1.常数因子可由积分号内提出
() ( 0) kf x dx k f x d kkx ≠=
∫∫
即(为常数,且)
[() ()] () () f x g xdx f xdx g xdx±= ±
∫∫∫

2.两个函数代数和的不定积分,等于这两个函数不定积分的代数和。
可以推广到任意有限多个函数的代数和的情形二、不定积分的基本公式
() () () ()fxdx Fx cFx fx= = +


如果,则
0dx c=

1dx c dx xx c=+ =+
∫∫
(常简写为)
1
1
1
0xx
x
dx c
α
α
α
α
+
=+ ≠?>
+

(,)
(1)
(2)
(3)
1
ln x
x
dx c=+

(4)
4
xx
dx cee= +

l
0
n
1
x
x
a
a
a
dx c a a= +>≠

(,)
cos sindx cxx= +

sin cosdx x cx =? +

2
sec tandx cxx= +

2
csc cotdx x cx =? +

(5 )
(6 )
(7 )
(8 )
(9 )
(10)
2
1
arcsin
1
x
x
dx c
= +

2
1
arctan
1
x
x
dx c
+
= +

(13)
(14)
sec tan secdx x cxx= +

csc cot cscdxxxcx =? +

(12)
(11)
5
例(1)
4
5
(3 2 3sin )
x
xxdx
x
+?+

4
35
1
2sin3
x
x
dx dx dx dx=+?+
∫∫ ∫ ∫
5
32
5ln 3cos
5ln2
x
xxcx=+ +

+?+ dxx
x
x
x )cos4
12
5(
2
1
2
2
1
cos52 4xxdx dx dx xdx
x
=+?+
∫∫∫ ∫
1
3
2
5
2ln 2 4sin
3
x cxx x=+?+ +
(2)
6
(3)

dx
x
2
sin
2
1cos
2
dx
x?
=
∫ ∫∫
= xdxdx cos
2
1
2
1
11
sin
22
x cx=? +

xdx
2
tan
2
(sec 1)x dx?=
∫ ∫∫
= dxxdx
2
sec
tan xxc=?+
(4)
2
cos
2
x
dx

2
cot xdx

(5)

+
dx
x
x
2
2
1
2
2
(1 ) 1
1
dx
x
x
+
+
=

∫∫
+
= dx
x
dx
2
1
1
arctan cxx=? +
7
§3.3 换元积分法
sin2xdx

1
(2 )
2
sin2 dx x=?
∫ ∫
= )2(2sin
2
1
xxd

= tdtsin
2
1
2xt=令
ct +?= cos
2
1
cx+?= 2cos
2
1
一、第一换元积分法(凑微分法)
例:
凑微分的主要形式:
)是常数,,(0 )(
1
≠+= ababaxd
a
dx
)(
2
1
2
xdxdx =
)(
1
1
1+
+
=
μμ
μ
xddxx
)(
xx
eddxe =
)(ln
1
xddx
x
=
)
1
(
1
2
x
ddx
x
=
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
8
(6))(cossin xdxdx?= )(sincos xdxdx =
)(tansec
2
xdxdx = )(cotcsc
2
xdxdx?=
)(sectansec xdxdxx =
)(csccotcsc xdxdxx?=
)(arcsin
1
1
2
xddx
x
=
)(arctan
1
1
2
xddx
x
=
+
(7)
(8)
(9)
例(1)
2
(3 5) xx d+

2
1
(3 5)
3
(3 5) dxx=?++


++= )53()53(
3
1
2
xdx
cx ++=
3
)53(
9
1

dx
x54
1
1
2
(4 5 ) dxx
=?

1
2
(
1
()(4 )
5
4) 55 dxx
=


=
)54()54(
5
1
2
1
xdx
1
2
2
(4 5 )
5
xc= +
(2)
9
例(1)

+
dx
x
x
10
4
1
52
4
1( )x
x
dx=
+

52
5
1
1( )
1
()
5
d
x
x=
+

cx +=
5
arctan
5
1

dxxx
2
sin
2
sin xx xd=?

2 2
(
2
sin
1
)x dx=

cx +?=
2
cos
2
1
(2)
23
(2 3)xxx d+

23 2
1
(2 3)23)
4
( dxx= ++

cx ++?=
42
)32(
4
1
4
1
cx ++=
42
)32(
16
1
(3)
10
例(1)

dx
e
e
x
x
)(cos
2
2
sec ( )
x x
de ex=?

2
sec ( ) ()
x x
de e=

ce
x
+= )tan(

dx
xxln
1
11
ln x
dx
x
=?

(l
ln
n)
1
d
x
x=

cx += lnln
(2)

dx
x
e
x
2
1
1
2
1
x
dx
x
e=?

1
1
()
x
d
x
e=?

ce
x
+?=
1
(3)
11
例(1)

xdxtan
cos
sin x
x
x
d=

1
co
c)
s
(osdx
x
=?

cx +?= cosln

xdxcot
3
cossin x xdx

3
(ssi in )n dx x=

cx+=
4
sin
4
1
(2)
例(1)
22
arcsi
1
ndx
ax
x
c
a
=
+


dx
x
2
4
1
c
x
+=
2
arcsin
例如:
(2)
22
1
arctan
1 x
c
a
dx
ax a
=
+
+


+
dx
x
2
3
1
c
x
+=
3
arctan
3
1
例如:
12
二、第二换元积分法

+
dx
x1
1

+
= )(
1
1
2
td
t

+
= dt
t
t
1
2

+
+
= dt
t
t
1
1)1(
2
∫∫
+
+
= )1(
1
1
22 td
t
dt
ctt ++?= 1ln22
cxx ++?= )1ln(22
x t=令
2
x t=
例:
(1)
n n
xt x=令,可消去根号
() 2
n n
ax b t ax b+= +令,可消去根号
22
sin cos(3) ax xatat?=对,可令或
taxax tan
22
=+可令,对
taxax sec
22
=?可令,对
三角代换例如:
注:在不定积分中,所有开根号都取正。
13
例:

dx
x
xsin

= )(
sin
2
td
t
t

= tdt
t
t
2
sin

= tdtsin2
ct +?= cos2
cx +?= cos2
xt=令
2
xt=
例:
3
1
(1 )xx
dx
+


+
= )(
)1(
1
6
23
td
tt

+
= dtt
tt
5
23
6
)1(
1

+
= dt
t
t
2
2
1
6

+
+
= dt
t
t
2
2
1
1)1(
6

+
= dt
t
)
1
1
1(6
2
ctt +?= )arctan(6
cxx +?= )arctan(6
66
6
xt=令
14
例(1)

>?)(0
22
adxxa

= tdtata coscos

= tdta
22
cos

+
= dt
t
a
2
2cos1
2

+= dtt
a
)2cos1(
2
2
])2(2cos
2
1
[
2
2
∫∫
+= ttddt
a
ctt
a
++= )2sin
2
1
(
2
2
cttt
a
++= )cossin(
2
2
c
a
xa
a
x
a
xa
+
+= )(arcsin
2
222
cxax
a
xa
+?+=
22
2
2
1
arcsin
2
sin
x
t
a
=
22
cos
ax
t
a
=
sinxa t=令
t
a
x
22
xa?
(2)

>
)(0
1
22
adx
ax

= )sec(
tan
1
tad
ta

= dt
ta
tta
tan
tansec

= tdtsec
ctt ++= tansecln c
a
ax
a
x
+
+=
22
ln
c
a
axx
+
+
=
22
ln
caaxx ++= lnln
22
caxx ′+?+=
22
ln
sec
x
t
a
=
22
tan
xa
t
a
=
secxa t=令
t
x 22
ax?
a
15
(3)

>
+
)(0
1
22
adx
ax

= )tan(
sec
1
tad
ta

= dt
ta
ta
sec
sec
2

= tdtsec
ctt ++= tansecln c
a
x
a
ax
++
+
=
22
ln
c
a
xax
+
++
=
22
ln
caxax +?++= lnln
22
cxax ′+++=
22
ln
tan
x
t
a
=
22
sec
xa
t
a
+
=
tanxa t=令
t
22
ax +
x
a
§3.4 分部积分法
udv uv vdu=?
∫∫
分部积分公式
udv关键:适当地划分与
16
()
ax
n
pxedx

()
n
px u dv=可设,其余部分为

dxxe
x
()
x
xd e=


= dxexe
xx
cexe
xx
+?=
x
xue v==令,
例1:
(1)
x
xe dx

例2:

dxex
x2
2
()
x
x d e=


= )(
22
xdeex
xx

= dxxeex
xx
2
2
2
2()
xx
xxe de=?

][2
2

= dxexeex
xxx
cexeex
xxx
++?= 22
2
cxxe
x
++?= )22(
2
2
x
xuev= =令,
x
xue v= =令,
再次使用分部积分法
17
()sin ()cos
nn
p x axdx p x axdx
∫ ∫

()
n
px u dv=可设,其余部分为

xdxxcos
si()ndxx=


= xdxxx sinsin
sin cosxx xc=++
sinxu xv==令,
例1:
(2)
sinx xdx

2
cosxxdx


xdxx sin)1(
()(1cos)xxd=


= )1()cos(cos)1( xdxxx

+?= xdxxx coscos)1(
cxxx ++?= sincos)1(
1 cosxu xv?=? =令,
例2:
18
( )arcsin ( )arctan
nn
p x xdx p x xdx
∫ ∫

udvdxxp
n
)( 其余部分为,可设=

xdxarcsin

= )(arcsinarcsin xxdxx
2
arcsin
1
dxx
x
x
x
=?


+=
)1()1(
2
1
arcsin
2
2
1
2
xdxxx
cxxx +?+=
2
1arcsin
arcsin xu xv= =令,
例1:
(3)
arcsin xdx
arctan xdx

例2:

xdxxarctan
arctan dx xx=?

2
1
arcta )n (
2
dxx=


= )(arctan
2
1
arctan
2
1
22
xdxxx

+
= dx
x
x
xx
2
2
2
12
1
arctan
2
1

+
= dx
x
xx )
1
1
1(
2
1
arctan
2
1
2
2
cxxxx ++?= arctan
2
1
2
1
arctan
2
1
2
2
1
arctan
2
xu x v= =令,
19
()ln
n
p x axdx

udvdxxp
n
)( 其余部分为,可设=
ln xdx


= )(lnln xxdxx

= dx
x
xxx
1
ln

= dxxxln
cxxx +?= ln
ln xuxv==令,
例1:
(4)
xdx
例2:

xdxx ln
3
4
1
ln
4
()dxx=


= )(ln
4
1
ln
4
1
44
xdxxx

= dx
x
xxx
1
4
1
ln
4
1
44

= dxxxx
34
4
1
ln
4
1
cxxx +?=
44
16
1
ln
4
1
4
1
ln
4
xu x v= =令,
20
sin cos
ax ax
e bxdx e bxdx
∫∫

ax ax
euedxdv==可任意设或,但前后应一致

xdxe
x
cos
sin()
x
e d x=


= )(sinsin
xx
exdxe
sinsin
xx
edxex x=?

()ssin co
xx
exe d x?=?


+= )()cos()cos(sin
xxx
edxxexe
sin cos cos
xxx
eexe xxx d=+?

cos
x
exdx∴ =

sin
x
eu xv= =令,
cos
x
eu xv=?=令,
例:
(5)
1
(sin cos )
2
x
exxc+ +
sin
x
e xdx

1
x
edx

例:

= )(
2
tde
t

= tdte
t
2
2
t
te dt=

2()
t
td e=

)(2

= dtete
tt
cete
tt
+?= )(2
ceex
xx
+?= )(2
xt=令
2
xt=
t
tue v= =令,
21
解:
()xf xdx


()xdf x=

() ()xf x f x dx=?

2
()
x
fxdx e C
∴ =+

2
2
2
x
xe
=?
2
x
eC
+
2
() ()2
x
f xef xdx


已知的一个原函数是,求例:
2
()
x
x ef
∵原数是函的一个
22
() ( ) 2
xx
fx e xe


==?又
()xf x dx



() ()xf x f x dx=?