Списки интегралов - Lists of integrals

Интеграция это основная операция в интегральное исчисление. Пока дифференциация имеет простой правила по которому производная от сложной функция может быть найден путем дифференцирования его более простых компонентных функций, интегрирование - нет, поэтому часто полезны таблицы известных интегралов. На этой странице перечислены некоторые из наиболее распространенных первообразные.

Историческое развитие интегралов

Сборник списка интегралов (Integraltafeln) и техники интегрального исчисления был опубликован немецким математиком. Майер Хирш [де ] (он же Мейер Хирш [де ]) в 1810 году. Эти таблицы были переизданы в Соединенном Королевстве в 1823 году. Более обширные таблицы были составлены в 1858 году голландским математиком. Дэвид Биренс де Хаан за его Таблицы d'intégrales définies, дополненный Дополнение aux table d'intégrales définies ок. 1864 г. Новое издание вышло в 1867 г. под названием Nouvelles table d'intégrales définies. Эти таблицы, содержащие в основном интегралы от элементарных функций, использовались до середины 20 века. Затем они были заменены гораздо более обширными таблицами Градштейн и Рыжик. У Градштейна и Рыжика интегралы из книги Биренса де Хаана обозначены как BI.

Не все выражения в закрытой форме имеют первообразные в закрытой форме; это исследование является предметом дифференциальная теория Галуа, который изначально был разработан Джозеф Лиувиль в 1830-х и 1840-х годах, что привело к Теорема Лиувилля который классифицирует выражения с первообразными закрытой формы. Простой пример функции без первообразной замкнутой формы: еИкс2, первообразной которой является (с точностью до констант) функция ошибки.

С 1968 г. Алгоритм риша для определения неопределенных интегралов, которые могут быть выражены через элементарные функции, обычно используя система компьютерной алгебры. Интегралами, которые не могут быть выражены с помощью элементарных функций, можно манипулировать символически, используя общие функции, такие как G-функция Мейера.

Списки интегралов

Более подробную информацию можно найти на следующих страницах для списки интегралы:

Градштейн, Рыжик, Геронимус, Цейтлин, Джеффри, Цвиллинджер, Молл (GR) Таблица интегралов, серий и продуктов содержит большую коллекцию результатов. Еще больший, многотомный стол - это Интегралы и ряды к Прудников, Брычков, и Маричев (в томах 1–3 перечислены интегралы и ряды элементарный и специальные функции, том 4–5 - это таблицы Преобразования Лапласа ). Более компактные коллекции можно найти, например, в Брычкова, Маричева, Прудникова Таблицы неопределенных интегралов, или как главы в Zwillinger's Стандартные математические таблицы и формулы CRC или же Бронштейн и Семендяев с Путеводитель по математике, Справочник по математике или же Руководство пользователя по математике, и другие математические справочники.

Другие полезные ресурсы включают Абрамовиц и Стегун и Рукописный проект Бейтмана. Обе работы содержат много идентичностей, касающихся конкретных интегралов, которые организованы по наиболее актуальной теме, а не собраны в отдельную таблицу. Два тома рукописи Бейтмана относятся к интегральным преобразованиям.

Есть несколько веб-сайтов, на которых есть таблицы интегралов и интегралов по запросу. вольфрам Альфа может отображать результаты, а для некоторых более простых выражений также промежуточные этапы интегрирования. Wolfram Research также управляет другой онлайн-службой, Онлайн-интегратор Wolfram Mathematica.

Интегралы простых функций

C используется для произвольная постоянная интегрирования это может быть определено только в том случае, если что-то известно о значении интеграла в какой-то момент. Таким образом, каждая функция имеет бесконечное количество первообразные.

Эти формулы лишь формулируют в другой форме утверждения таблица производных.

Интегралы с особенностью

Когда есть необычность в интегрируемой функции так, что первообразная становится неопределенной или в какой-то момент (сингулярность), то C не обязательно должно быть одинаковым по обе стороны от сингулярности. Приведенные ниже формы обычно предполагают Главное значение Коши вокруг сингулярности в значении C но в этом нет необходимости. Например, в

в 0 есть особенность и первообразный там становится бесконечным. Если бы вышеприведенный интеграл использовался для вычисления определенного интеграла между -1 и 1, можно было бы получить неправильный ответ 0. Это, однако, главное значение интеграла Коши вокруг сингулярности. Если интегрирование выполняется в комплексной плоскости, результат зависит от пути вокруг начала координат, в этом случае сингулярность способствует -яπ при использовании пути выше начала координат и яπ для пути ниже начала координат. Функция на реальной линии может использовать совершенно другое значение C по обе стороны от начала координат, как в:

Рациональные функции

Еще интегралы: Список интегралов рациональных функций

Следующая функция имеет неинтегрируемую особенность в 0 при а ≤ −1:

(Квадратурная формула Кавальери )
В более общем смысле,[1]

Экспоненциальные функции

Еще интегралы: Список интегралов от экспоненциальных функций

Логарифмы

Еще интегралы: Список интегралов логарифмических функций

Тригонометрические функции

Еще интегралы: Список интегралов от тригонометрических функций
(Видеть Интеграл секущей функции. Этот результат был хорошо известной гипотезой 17 века.)
(Видеть интеграл секущей в кубе.)

Обратные тригонометрические функции

Еще интегралы: Список интегралов обратных тригонометрических функций

Гиперболические функции

Еще интегралы: Список интегралов от гиперболических функций

Обратные гиперболические функции

Еще интегралы: Список интегралов обратных гиперболических функций

Произведения функций, пропорциональные своим вторым производным

Абсолютные функции

Позволять ж быть функцией, которая имеет не более одного корня на каждом интервале, на котором она определена, и грамм первообразная ж который равен нулю в каждом корне ж (такая первообразная существует тогда и только тогда, когда условие на ж удовлетворено), то

куда sgn (Икс) это функция знака, который принимает значения −1, 0, 1 при Икс соответственно отрицательный, нулевой или положительный. Это дает следующие формулы (где а ≠ 0):

когда для некоторого целого числа п.

когда для некоторого целого числа п.

когда для некоторого целого числа п.

когда для некоторого целого числа п.

Если функция ж не имеет непрерывной первообразной, принимающей нулевое значение в нулях ж (это имеет место для функций синуса и косинуса), то sgn (ж(Икс)) ∫ ж(Икс) dx является первообразной от ж на каждом интервал на котором ж не равен нулю, но может быть разрывным в точках, где ж(Икс) = 0. Таким образом, для получения непрерывного первообразного необходимо добавить хорошо подобранный ступенчатая функция. Если мы также воспользуемся тем фактом, что абсолютные значения синуса и косинуса периодичны с периодом π, то получаем:

[нужна цитата ]
[нужна цитата ]

Специальные функции

Ci, Si: Тригонометрические интегралы, Ei: Экспоненциальный интеграл, li: Логарифмическая интегральная функция, erf: Функция ошибки

Определенные интегралы без первообразных замкнутой формы

Есть некоторые функции, первообразные которых не можешь выражаться в закрытая форма. Однако значения определенных интегралов некоторых из этих функций на некоторых общих интервалах могут быть вычислены. Ниже приведены несколько полезных интегралов.

(смотрите также Гамма-функция )
за а > 0Гауссовский интеграл )
за а > 0
за а > 0, п натуральное число и !! это двойной факториал.
когда а > 0
за а > 0, п = 0, 1, 2, ....
(смотрите также Число Бернулли )
(видеть функция sinc и Интеграл Дирихле )
(если п натуральное число и !! это двойной факториал ).
(за α, β, м, п целые числа с β ≠ 0 и м, п ≥ 0, смотрите также Биномиальный коэффициент )
(за α, β настоящий, п неотрицательное целое число и м нечетное положительное целое число; так как подынтегральное выражение странный )
(за α, β, м, п целые числа с β ≠ 0 и м, п ≥ 0, смотрите также Биномиальный коэффициент )
(за α, β, м, п целые числа с β ≠ 0 и м, п ≥ 0, смотрите также Биномиальный коэффициент )
(куда exp [ты] это экспоненциальная функция еты, и а > 0)
(куда это Гамма-функция )
(за Re (α) > 0 и Re (β) > 0, видеть Бета-функция )
(куда я0(Икс) это модифицированный Функция Бесселя первого рода)
(за ν > 0 , это связано с функция плотности вероятности из Студенты т-распределение )

Если функция ж имеет ограниченная вариация на интервале [а,б], то метод истощения дает формулу для интеграла:

"мечта второкурсника ":

приписывается Иоганн Бернулли.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "Обзор читателей: журнал |Икс| + C ", Том Ленстер, В п-категория кафе, 19 марта 2012 г.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка

Таблицы интегралов

Производные

Интернет Сервис

Программы с открытым исходным кодом