Таблица основных интегралов
Пользуясь определением первообразной функции, можно доказать следующие свойства неопределенного интеграла.
1) Производная от неопределенного интеграла равна подынтегральной функции:
2) Дифференциал от неопределенного интеграла равен подынтегральному выражению:
Действительно, используя формулу du = u¢ (x) dx и первое свойство, получим
3) Неопределенный интеграл от дифференциала некоторой функции равен этой функции плюс произвольная постоянная:
Действительно, так как dF (x) = F¢ (x) dx, то , т.к. F (x)– есть первообразная для F ¢(x).
4) Константу можно выносить за знак неопределенного интеграла: .
Действительно, по свойству первому, и
. Значит, и есть первообразные одной и той же функции Аf (x), поэтому, по теореме 1.1, они равны между собой с точностью до константы.
5) Неопределенный интеграл от алгебраической суммы функций равен алгебраической сумме неопределенных интегралов от слагаемых в отдельности:
Пусть , а . Тогда = (F (x) + C 1) ± (G (x) + C 2) = (F (x) ± G (x))+(C 1 ± C 2) = (F (x) ± G (x))+ C = – ч.т.д.
Заметим, что это свойство можно распространить на сумму любого конечного числа слагаемых. Свойства 4 и 5 можно объединить в одно, называемое свойством линейности неопределенного интеграла
6) Если , то для любой дифференцируемой функции и = и (х) имеет место равенство . Это свойство называется свойством инвариантности неопределенного интеграла.
Докажем его. По условию, F (x) есть первообразная для f (x), т.е. F ¢(x) = f (x). Пусть и = и (х) любая дифференцируемая функция. Тогда
f (u) du = f (u (x)) du (x) = f (u (x)) u ¢(x) dx.
Доказать свойство 6 – значит, доказать, что F (u) = F (u (x)) есть первообразная для функции f (u (x)) u ¢(x). Но это действительно так, поскольку по правилу дифференцирования сложной функции имеем
Значит, . Ч.т.д.
В частности, из этого свойства следует, что
, ,
Поскольку операция интегрирования является обратной операции дифференцирования, то каждой из ранее доказанных формул дифференцирования соответствует обратная ей формула интегрирования. Составим таблицу, в которой каждой формуле дифференцирования поставим в соответствие обратную ей формулу интегрирования (будем полагать, как обычно, что х – независимая переменная, а >0, a ÎR и СÎR – константы):
1. С¢ = 0 | 1. |
2. х ¢ = 1 | 2. |
3. | 3. |
4. | 4. |
5. (ах)¢ = ах ln a | 5. |
6. (ex)¢ = ex | 6. |
7. (cos x)¢ = – sin x | 7. |
8. (sin x)¢ = cos x | 8. |
9. | 9. |
10. | 10. |
11. , | 11. |
12. , | 12. |
Для удобства вычислений дополним таблицу еще несколькими часто встречающимися интегралами:
13. |
14. |
15. |
16. |
Рассмотрим примеры использования свойств интегралов и табличных формул.
Пример1.
а)
.
б)
.