Статья со списком Википедии
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: е −Икс 2 , 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
∫ 1 Икс d Икс = пер | Икс | + C { Displaystyle int {1 над x} , dx = ln left | x right | + C} 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 -я π при использовании пути выше начала координат и я π для пути ниже начала координат. Функция на реальной линии может использовать совершенно другое значение C по обе стороны от начала координат, как в:
∫ 1 Икс d Икс = пер | Икс | + { А если Икс > 0 ; B если Икс < 0. { displaystyle int {1 over x} , dx = ln | x | + { begin {cases} A & { text {if}} x> 0; B & { text {if}} x <0. end {case}}} Рациональные функции Еще интегралы: Список интегралов рациональных функций ∫ а d Икс = а Икс + C { displaystyle int a , dx = ax + C} Следующая функция имеет неинтегрируемую особенность в 0 при а ≤ −1 :
∫ Икс п d Икс = Икс п + 1 п + 1 + C (за п ≠ − 1 ) { displaystyle int x ^ {n} , dx = { frac {x ^ {n + 1}} {n + 1}} + C qquad { text {(для}} n neq -1 { текст{)}}} (Квадратурная формула Кавальери ) ∫ ( а Икс + б ) п d Икс = ( а Икс + б ) п + 1 а ( п + 1 ) + C (за п ≠ − 1 ) { displaystyle int (ax + b) ^ {n} , dx = { frac {(ax + b) ^ {n + 1}} {a (n + 1)}} + C qquad { text {(for}} n neq -1 { text {)}}} ∫ 1 Икс d Икс = пер | Икс | + C { Displaystyle int {1 над x} , dx = ln left | x right | + C} В более общем смысле,[1] ∫ 1 Икс d Икс = { пер | Икс | + C − Икс < 0 пер | Икс | + C + Икс > 0 { displaystyle int {1 over x} , dx = { begin {cases} ln left | x right | + C ^ {-} & x <0 ln left | x right | + C ^ {+} & x> 0 end {case}}} ∫ c а Икс + б d Икс = c а пер | а Икс + б | + C { displaystyle int { frac {c} {ax + b}} , dx = { frac {c} {a}} ln left | ax + b right | + C} Экспоненциальные функции Еще интегралы: Список интегралов от экспоненциальных функций ∫ е а Икс d Икс = 1 а е а Икс + C { displaystyle int e ^ {ax} , dx = { frac {1} {a}} e ^ {ax} + C} ∫ ж ′ ( Икс ) е ж ( Икс ) d Икс = е ж ( Икс ) + C { displaystyle int f '(x) e ^ {f (x)} , dx = e ^ {f (x)} + C} ∫ а Икс d Икс = а Икс пер а + C { displaystyle int a ^ {x} , dx = { frac {a ^ {x}} { ln a}} + C} Логарифмы Еще интегралы: Список интегралов логарифмических функций ∫ пер Икс d Икс = Икс пер Икс − Икс + C { displaystyle int ln x , dx = x ln x-x + C} ∫ бревно а Икс d Икс = Икс бревно а Икс − Икс пер а + C = Икс пер Икс − Икс пер а + C { displaystyle int log _ {a} x , dx = x log _ {a} x - { frac {x} { ln a}} + C = { frac {x ln xx} { ln a}} + C} Тригонометрические функции Еще интегралы: Список интегралов от тригонометрических функций ∫ грех Икс d Икс = − потому что Икс + C { displaystyle int sin {x} , dx = - cos {x} + C} ∫ потому что Икс d Икс = грех Икс + C { displaystyle int cos {x} , dx = sin {x} + C} ∫ загар Икс d Икс = − пер | потому что Икс | + C = пер | сек Икс | + C { displaystyle int tan {x} , dx = - ln { left | cos {x} right |} + C = ln { left | sec {x} right |} + C } ∫ детская кроватка Икс d Икс = пер | грех Икс | + C { displaystyle int cot {x} , dx = ln { left | sin {x} right |} + C} ∫ сек Икс d Икс = пер | сек Икс + загар Икс | + C = пер | загар ( θ 2 + π 4 ) | + C { displaystyle int sec {x} , dx = ln { left | sec {x} + tan {x} right |} + C = ln left | tan left ({ dfrac { theta} {2}} + { dfrac { pi} {4}} right) right | + C} (Видеть Интеграл секущей функции . Этот результат был хорошо известной гипотезой 17 века.) ∫ csc Икс d Икс = − пер | csc Икс + детская кроватка Икс | + C = пер | csc Икс − детская кроватка Икс | + C = пер | загар Икс 2 | + C { Displaystyle int csc {x} , dx = - ln { left | csc {x} + cot {x} right |} + C = ln { left | csc {x} - cot {x} right |} + C = ln { left | tan { frac {x} {2}} right |} + C} ∫ сек 2 Икс d Икс = загар Икс + C { displaystyle int sec ^ {2} x , dx = tan x + C} ∫ csc 2 Икс d Икс = − детская кроватка Икс + C { displaystyle int csc ^ {2} x , dx = - cot x + C} ∫ сек Икс загар Икс d Икс = сек Икс + C { displaystyle int sec {x} , tan {x} , dx = sec {x} + C} ∫ csc Икс детская кроватка Икс d Икс = − csc Икс + C { Displaystyle int csc {x} , cot {x} , dx = - csc {x} + C} ∫ грех 2 Икс d Икс = 1 2 ( Икс − грех 2 Икс 2 ) + C = 1 2 ( Икс − грех Икс потому что Икс ) + C { displaystyle int sin ^ {2} x , dx = { frac {1} {2}} left (x - { frac { sin 2x} {2}} right) + C = { frac {1} {2}} (x- sin x cos x) + C} ∫ потому что 2 Икс d Икс = 1 2 ( Икс + грех 2 Икс 2 ) + C = 1 2 ( Икс + грех Икс потому что Икс ) + C { displaystyle int cos ^ {2} x , dx = { frac {1} {2}} left (x + { frac { sin 2x} {2}} right) + C = { гидроразрыв {1} {2}} (x + sin x cos x) + C} ∫ загар 2 Икс d Икс = загар Икс − Икс + C { displaystyle int tan ^ {2} x , dx = tan x-x + C} ∫ детская кроватка 2 Икс d Икс = − детская кроватка Икс − Икс + C { displaystyle int cot ^ {2} x , dx = - cot x-x + C} ∫ сек 3 Икс d Икс = 1 2 ( сек Икс загар Икс + пер | сек Икс + загар Икс | ) + C { displaystyle int sec ^ {3} x , dx = { frac {1} {2}} ( sec x tan x + ln | sec x + tan x |) + C} (Видеть интеграл секущей в кубе .) ∫ csc 3 Икс d Икс = 1 2 ( − csc Икс детская кроватка Икс + пер | csc Икс − детская кроватка Икс | ) + C = 1 2 ( пер | загар Икс 2 | − csc Икс детская кроватка Икс ) + C { displaystyle int csc ^ {3} x , dx = { frac {1} {2}} (- csc x cot x + ln | csc x- cot x |) + C = { frac {1} {2}} left ( ln left | tan { frac {x} {2}} right | - csc x cot x right) + C} ∫ грех п Икс d Икс = − грех п − 1 Икс потому что Икс п + п − 1 п ∫ грех п − 2 Икс d Икс { displaystyle int sin ^ {n} x , dx = - { frac { sin ^ {n-1} {x} cos {x}} {n}} + { frac {n-1 } {n}} int sin ^ {n-2} {x} , dx} ∫ потому что п Икс d Икс = потому что п − 1 Икс грех Икс п + п − 1 п ∫ потому что п − 2 Икс d Икс { displaystyle int cos ^ {n} x , dx = { frac { cos ^ {n-1} {x} sin {x}} {n}} + { frac {n-1} {n}} int cos ^ {n-2} {x} , dx} Обратные тригонометрические функции Еще интегралы: Список интегралов обратных тригонометрических функций ∫ Arcsin Икс d Икс = Икс Arcsin Икс + 1 − Икс 2 + C , за | Икс | ≤ + 1 { displaystyle int arcsin {x} , dx = x arcsin {x} + { sqrt {1-x ^ {2}}} + C, { text {for}} vert x vert leq +1} ∫ arccos Икс d Икс = Икс arccos Икс − 1 − Икс 2 + C , за | Икс | ≤ + 1 { displaystyle int arccos {x} , dx = x arccos {x} - { sqrt {1-x ^ {2}}} + C, { text {for}} vert x vert leq +1} ∫ арктан Икс d Икс = Икс арктан Икс − 1 2 пер | 1 + Икс 2 | + C , для всех реальных Икс { displaystyle int arctan {x} , dx = x arctan {x} - { frac {1} {2}} ln { vert 1 + x ^ {2} vert} + C, { text {для всех реальных}} x} ∫ арккот Икс d Икс = Икс арккот Икс + 1 2 пер | 1 + Икс 2 | + C , для всех реальных Икс { displaystyle int operatorname {arccot} {x} , dx = x operatorname {arccot} {x} + { frac {1} {2}} ln { vert 1 + x ^ {2} vert} + C, { text {для всех вещественных}} x} ∫ arcsec Икс d Икс = Икс arcsec Икс − пер | Икс ( 1 + 1 − Икс − 2 ) | + C , за | Икс | ≥ 1 { displaystyle int operatorname {arcsec} {x} , dx = x operatorname {arcsec} {x} - ln left vert x , left (1 + { sqrt {1-x ^ { -2}}} , right) right vert + C, { text {for}} vert x vert geq 1} ∫ arccsc Икс d Икс = Икс arccsc Икс + пер | Икс ( 1 + 1 − Икс − 2 ) | + C , за | Икс | ≥ 1 { displaystyle int operatorname {arccsc} {x} , dx = x operatorname {arccsc} {x} + ln left vert x , left (1 + { sqrt {1-x ^ { -2}}} , right) right vert + C, { text {for}} vert x vert geq 1} Гиперболические функции Еще интегралы: Список интегралов от гиперболических функций ∫ грех Икс d Икс = шиш Икс + C { Displaystyle Int зп х , дх = сш х + С} ∫ шиш Икс d Икс = грех Икс + C { Displaystyle int сш х , дх = зп х + С} ∫ танх Икс d Икс = пер ( шиш Икс ) + C { displaystyle int tanh x , dx = ln , ( cosh x) + C} ∫ кот Икс d Икс = пер | грех Икс | + C , за Икс ≠ 0 { displaystyle int coth x , dx = ln | sinh x | + C, { text {for}} x neq 0} ∫ сечь Икс d Икс = арктан ( грех Икс ) + C { displaystyle int operatorname {sech} , x , dx = arctan , ( sinh x) + C} ∫ csch Икс d Икс = пер | танх Икс 2 | + C , за Икс ≠ 0 { displaystyle int operatorname {csch} , x , dx = ln left | tanh {x over 2} right | + C, { text {for}} x neq 0} Обратные гиперболические функции Еще интегралы: Список интегралов обратных гиперболических функций ∫ арсин Икс d Икс = Икс арсин Икс − Икс 2 + 1 + C , для всех реальных Икс { displaystyle int operatorname {arsinh} , x , dx = x , operatorname {arsinh} , x - { sqrt {x ^ {2} +1}} + C, { text {для все реально}} x} ∫ аркош Икс d Икс = Икс аркош Икс − Икс 2 − 1 + C , за Икс ≥ 1 { displaystyle int operatorname {arcosh} , x , dx = x , operatorname {arcosh} , x - { sqrt {x ^ {2} -1}} + C, { text {для }} x geq 1} ∫ Artanh Икс d Икс = Икс Artanh Икс + пер ( 1 − Икс 2 ) 2 + C , за | Икс | < 1 { displaystyle int operatorname {artanh} , x , dx = x , operatorname {artanh} , x + { frac { ln left (, 1-x ^ {2} right)} {2}} + C, { text {for}} vert x vert <1} ∫ аркот Икс d Икс = Икс аркот Икс + пер ( Икс 2 − 1 ) 2 + C , за | Икс | > 1 { displaystyle int operatorname {arcoth} , x , dx = x , operatorname {arcoth} , x + { frac { ln left (x ^ {2} -1 right)} {2 }} + C, { text {for}} vert x vert> 1} ∫ Арсех Икс d Икс = Икс Арсех Икс + Arcsin Икс + C , за 0 < Икс ≤ 1 { displaystyle int operatorname {arsech} , x , dx = x , operatorname {arsech} , x + arcsin x + C, { text {for}} 0 ∫ дуга Икс d Икс = Икс дуга Икс + | арсин Икс | + C , за Икс ≠ 0 { displaystyle int operatorname {arcsch} , x , dx = x , operatorname {arcsch} , x + vert operatorname {arsinh} , x vert + C, { text {for}} х neq 0} Произведения функций, пропорциональные своим вторым производным ∫ потому что а Икс е б Икс d Икс = е б Икс а 2 + б 2 ( а грех а Икс + б потому что а Икс ) + C { displaystyle int cos ax , e ^ {bx} , dx = { frac {e ^ {bx}} {a ^ {2} + b ^ {2}}} left (a sin ax + b cos ax right) + C} ∫ грех а Икс е б Икс d Икс = е б Икс а 2 + б 2 ( б грех а Икс − а потому что а Икс ) + C { displaystyle int sin ax , e ^ {bx} , dx = { frac {e ^ {bx}} {a ^ {2} + b ^ {2}}} left (b sin ax -a cos ax right) + C} ∫ потому что а Икс шиш б Икс d Икс = 1 а 2 + б 2 ( а грех а Икс шиш б Икс + б потому что а Икс грех б Икс ) + C { displaystyle int cos ax , cos bx , dx = { frac {1} {a ^ {2} + b ^ {2}}} left (a sin ax , cosh bx + b cos ax , sinh bx right) + C} ∫ грех а Икс шиш б Икс d Икс = 1 а 2 + б 2 ( б грех а Икс грех б Икс − а потому что а Икс шиш б Икс ) + C { displaystyle int sin ax , cosh bx , dx = { frac {1} {a ^ {2} + b ^ {2}}} left (b sin ax , sinh bx- a cos ax , ch bx right) + C} 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
∫ | ж ( Икс ) | d Икс = sgn ( ж ( Икс ) ) грамм ( Икс ) + C , { Displaystyle int left | е (х) вправо | , dx = OperatorName {sgn} (f (x)) g (x) + C,} 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 ):
∫ | ( а Икс + б ) п | d Икс = sgn ( а Икс + б ) ( а Икс + б ) п + 1 а ( п + 1 ) + C [ п странно, и п ≠ − 1 ] . { displaystyle int left | (ax + b) ^ {n} right | , dx = operatorname {sgn} (ax + b) {(ax + b) ^ {n + 1} над a ( n + 1)} + C quad [, n { text {нечетное, и}} n neq -1 ,] ,.} ∫ | загар а Икс | d Икс = − 1 а sgn ( загар а Икс ) пер ( | потому что а Икс | ) + C { displaystyle int left | tan {ax} right | , dx = - { frac {1} {a}} operatorname {sgn} ( tan {ax}) ln ( left | cos {ax} right |) + C} когда а Икс ∈ ( п π − π 2 , п π + π 2 ) { displaystyle ax in left (п pi - { frac { pi} {2}}, n pi + { frac { pi} {2}} right)} для некоторого целого числа п .
∫ | csc а Икс | d Икс = − 1 а sgn ( csc а Икс ) пер ( | csc а Икс + детская кроватка а Икс | ) + C { displaystyle int left | csc {ax} right | , dx = - { frac {1} {a}} operatorname {sgn} ( csc {ax}) ln ( left | csc {ax} + cot {ax} right |) + C} когда а Икс ∈ ( п π , п π + π ) { Displaystyle топор в влево (п пи, п пи + пи вправо)} для некоторого целого числа п .
∫ | сек а Икс | d Икс = 1 а sgn ( сек а Икс ) пер ( | сек а Икс + загар а Икс | ) + C { displaystyle int left | sec {ax} right | , dx = { frac {1} {a}} operatorname {sgn} ( sec {ax}) ln ( left | sec {ax} + tan {ax} right |) + C} когда а Икс ∈ ( п π − π 2 , п π + π 2 ) { displaystyle ax in left (п pi - { frac { pi} {2}}, n pi + { frac { pi} {2}} right)} для некоторого целого числа п .
∫ | детская кроватка а Икс | d Икс = 1 а sgn ( детская кроватка а Икс ) пер ( | грех а Икс | ) + C { displaystyle int left | cot {ax} right | , dx = { frac {1} {a}} operatorname {sgn} ( cot {ax}) ln ( left | sin {ax} right |) + C} когда а Икс ∈ ( п π , п π + π ) { Displaystyle топор в влево (п пи, п пи + пи вправо)} 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:
∫ | грех а Икс | d Икс = 2 а ⌊ а Икс π ⌋ − 1 а потому что ( а Икс − ⌊ а Икс π ⌋ π ) + C { displaystyle int left | sin {ax} right | , dx = {2 over a} left lfloor { frac {ax} { pi}} right rfloor - {1 over a} cos { left (ax- left lfloor { frac {ax} { pi}} right rfloor pi right)} + C} [нужна цитата ] ∫ | потому что а Икс | d Икс = 2 а ⌊ а Икс π + 1 2 ⌋ + 1 а грех ( а Икс − ⌊ а Икс π + 1 2 ⌋ π ) + C { displaystyle int left | cos {ax} right | , dx = {2 over a} left lfloor { frac {ax} { pi}} + { frac {1} {2 }} right rfloor + {1 over a} sin { left (ax- left lfloor { frac {ax} { pi}} + { frac {1} {2}} right rfloor pi right)} + C} [нужна цитата ] Специальные функции Ci, Si: Тригонометрические интегралы , Ei: Экспоненциальный интеграл , li: Логарифмическая интегральная функция , erf: Функция ошибки
∫ Ci ( Икс ) d Икс = Икс Ci ( Икс ) − грех Икс { displaystyle int operatorname {Ci} (x) , dx = x operatorname {Ci} (x) - sin x} ∫ Si ( Икс ) d Икс = Икс Si ( Икс ) + потому что Икс { displaystyle int operatorname {Si} (x) , dx = x operatorname {Si} (x) + cos x} ∫ Ei ( Икс ) d Икс = Икс Ei ( Икс ) − е Икс { displaystyle int operatorname {Ei} (x) , dx = x operatorname {Ei} (x) -e ^ {x}} ∫ Ли ( Икс ) d Икс = Икс Ли ( Икс ) − Ei ( 2 пер Икс ) { displaystyle int operatorname {li} (x) , dx = x operatorname {li} (x) - operatorname {Ei} (2 ln x)} ∫ Ли ( Икс ) Икс d Икс = пер Икс Ли ( Икс ) − Икс { displaystyle int { frac { operatorname {li} (x)} {x}} , dx = ln x , operatorname {li} (x) -x} ∫ Эрф ( Икс ) d Икс = е − Икс 2 π + Икс Эрф ( Икс ) { displaystyle int operatorname {erf} (x) , dx = { frac {e ^ {- x ^ {2}}} { sqrt { pi}}} + x operatorname {erf} (x )} 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.
∫ 0 ∞ Икс е − Икс d Икс = 1 2 π { displaystyle int _ {0} ^ { infty} { sqrt {x}} , e ^ {- x} , dx = { frac {1} {2}} { sqrt { pi} }} (смотрите также Гамма-функция ) ∫ 0 ∞ е − а Икс 2 d Икс = 1 2 π а { displaystyle int _ {0} ^ { infty} e ^ {- ax ^ {2}} , dx = { frac {1} {2}} { sqrt { frac { pi} {a }}}} за а > 0 (в Гауссовский интеграл ) ∫ 0 ∞ Икс 2 е − а Икс 2 d Икс = 1 4 π а 3 { displaystyle int _ {0} ^ { infty} {x ^ {2} e ^ {- ax ^ {2}} , dx} = { frac {1} {4}} { sqrt { гидроразрыв { pi} {a ^ {3}}}}} за а > 0 ∫ 0 ∞ Икс 2 п е − а Икс 2 d Икс = 2 п − 1 2 а ∫ 0 ∞ Икс 2 ( п − 1 ) е − а Икс 2 d Икс = ( 2 п − 1 ) ! ! 2 п + 1 π а 2 п + 1 = ( 2 п ) ! п ! 2 2 п + 1 π а 2 п + 1 { displaystyle int _ {0} ^ { infty} x ^ {2n} e ^ {- ax ^ {2}} , dx = { frac {2n-1} {2a}} int _ {0 } ^ { infty} x ^ {2 (n-1)} e ^ {- ax ^ {2}} , dx = { frac {(2n-1) !!} {2 ^ {n + 1} }} { sqrt { frac { pi} {a ^ {2n + 1}}}} = { frac {(2n)!} {n! 2 ^ {2n + 1}}} { sqrt { гидроразрыв { pi} {a ^ {2n + 1}}}}} за а > 0 , п натуральное число и !! это двойной факториал . ∫ 0 ∞ Икс 3 е − а Икс 2 d Икс = 1 2 а 2 { displaystyle int _ {0} ^ { infty} {x ^ {3} e ^ {- ax ^ {2}} , dx} = { frac {1} {2a ^ {2}}}} когда а > 0 ∫ 0 ∞ Икс 2 п + 1 е − а Икс 2 d Икс = п а ∫ 0 ∞ Икс 2 п − 1 е − а Икс 2 d Икс = п ! 2 а п + 1 { displaystyle int _ {0} ^ { infty} x ^ {2n + 1} e ^ {- ax ^ {2}} , dx = { frac {n} {a}} int _ {0 } ^ { infty} x ^ {2n-1} e ^ {- ax ^ {2}} , dx = { frac {n!} {2a ^ {n + 1}}}} за а > 0 , п = 0, 1, 2, .... ∫ 0 ∞ Икс е Икс − 1 d Икс = π 2 6 { displaystyle int _ {0} ^ { infty} { frac {x} {e ^ {x} -1}} , dx = { frac { pi ^ {2}} {6}}} (смотрите также Число Бернулли ) ∫ 0 ∞ Икс 2 е Икс − 1 d Икс = 2 ζ ( 3 ) ≈ 2.40 { displaystyle int _ {0} ^ { infty} { frac {x ^ {2}} {e ^ {x} -1}} , dx = 2 zeta (3) приблизительно 2,40} ∫ 0 ∞ Икс 3 е Икс − 1 d Икс = π 4 15 { displaystyle int _ {0} ^ { infty} { frac {x ^ {3}} {e ^ {x} -1}} , dx = { frac { pi ^ {4}} { 15}}} ∫ 0 ∞ грех Икс Икс d Икс = π 2 { displaystyle int _ {0} ^ { infty} { frac { sin {x}} {x}} , dx = { frac { pi} {2}}} (видеть функция sinc и Интеграл Дирихле ) ∫ 0 ∞ грех 2 Икс Икс 2 d Икс = π 2 { displaystyle int _ {0} ^ { infty} { frac { sin ^ {2} {x}} {x ^ {2}}} , dx = { frac { pi} {2} }} ∫ 0 π 2 грех п Икс d Икс = ∫ 0 π 2 потому что п Икс d Икс = ( п − 1 ) ! ! п ! ! × { 1 если п странно π 2 если п даже. { displaystyle int _ {0} ^ { frac { pi} {2}} sin ^ {n} x , dx = int _ {0} ^ { frac { pi} {2}} cos ^ {n} x , dx = { frac {(n-1) !!} {n !!}} times { begin {cases} 1 & { text {if}} n { text { нечетно}} { frac { pi} {2}} & { text {if}} n { text {четно.}} end {cases}}} (если п натуральное число и !! это двойной факториал ). ∫ − π π потому что ( α Икс ) потому что п ( β Икс ) d Икс = { 2 π 2 п ( п м ) | α | = | β ( 2 м − п ) | 0 иначе { displaystyle int _ {- pi} ^ { pi} cos ( alpha x) cos ^ {n} ( beta x) dx = { begin {cases} { frac {2 pi} {2 ^ {n}}} { binom {n} {m}} & | alpha | = | beta (2m-n) | 0 & { text {else}} end {cases}}} (за α , β , м , п целые числа с β ≠ 0 и м , п ≥ 0 , смотрите также Биномиальный коэффициент ) ∫ − т т грех м ( α Икс ) потому что п ( β Икс ) d Икс = 0 { displaystyle int _ {- t} ^ {t} sin ^ {m} ( alpha x) cos ^ {n} ( beta x) dx = 0} (за α , β настоящий, п неотрицательное целое число и м нечетное положительное целое число; так как подынтегральное выражение странный ) ∫ − π π грех ( α Икс ) грех п ( β Икс ) d Икс = { ( − 1 ) ( п + 1 2 ) ( − 1 ) м 2 π 2 п ( п м ) п странный , α = β ( 2 м − п ) 0 иначе { displaystyle int _ {- pi} ^ { pi} sin ( alpha x) sin ^ {n} ( beta x) dx = { begin {cases} (- 1) ^ { left ({ frac {n + 1} {2}} right)} (- 1) ^ {m} { frac {2 pi} {2 ^ {n}}} { binom {n} {m} } & n { text {odd}}, alpha = beta (2m-n) 0 & { text {иначе}} end {cases}}} (за α , β , м , п целые числа с β ≠ 0 и м , п ≥ 0 , смотрите также Биномиальный коэффициент ) ∫ − π π потому что ( α Икс ) грех п ( β Икс ) d Икс = { ( − 1 ) ( п 2 ) ( − 1 ) м 2 π 2 п ( п м ) п четное , | α | = | β ( 2 м − п ) | 0 иначе { displaystyle int _ {- pi} ^ { pi} cos ( alpha x) sin ^ {n} ( beta x) dx = { begin {cases} (- 1) ^ { left ({ frac {n} {2}} right)} (- 1) ^ {m} { frac {2 pi} {2 ^ {n}}} { binom {n} {m}} & n { text {even}}, | alpha | = | beta (2m-n) | 0 & { text {иначе}} end {case}}} (за α , β , м , п целые числа с β ≠ 0 и м , п ≥ 0 , смотрите также Биномиальный коэффициент ) ∫ − ∞ ∞ е − ( а Икс 2 + б Икс + c ) d Икс = π а exp [ б 2 − 4 а c 4 а ] { displaystyle int _ {- infty} ^ { infty} e ^ {- (ax ^ {2} + bx + c)} , dx = { sqrt { frac { pi} {a}} } exp left [{ frac {b ^ {2} -4ac} {4a}} right]} (куда exp [ты ] это экспоненциальная функция еты , и а > 0 ) ∫ 0 ∞ Икс z − 1 е − Икс d Икс = Γ ( z ) { displaystyle int _ {0} ^ { infty} x ^ {z-1} , e ^ {- x} , dx = Gamma (z)} (куда Γ ( z ) { Displaystyle Gamma (г)} это Гамма-функция ) ∫ 0 1 ( пер 1 Икс ) п d Икс = Γ ( п + 1 ) { displaystyle int _ {0} ^ {1} left ( ln { frac {1} {x}} right) ^ {p} , dx = Gamma (p + 1)} ∫ 0 1 Икс α − 1 ( 1 − Икс ) β − 1 d Икс = Γ ( α ) Γ ( β ) Γ ( α + β ) { displaystyle int _ {0} ^ {1} x ^ { alpha -1} (1-x) ^ { beta -1} dx = { frac { Gamma ( alpha) Gamma ( beta )} { Gamma ( alpha + beta)}}} (за Re (α ) > 0 и Re (β ) > 0 , видеть Бета-функция ) ∫ 0 2 π е Икс потому что θ d θ = 2 π я 0 ( Икс ) { displaystyle int _ {0} ^ {2 pi} e ^ {x cos theta} d theta = 2 pi I_ {0} (x)} (куда я 0 (Икс ) это модифицированный Функция Бесселя первого рода) ∫ 0 2 π е Икс потому что θ + у грех θ d θ = 2 π я 0 ( Икс 2 + у 2 ) { displaystyle int _ {0} ^ {2 pi} e ^ {x cos theta + y sin theta} d theta = 2 pi I_ {0} left ({ sqrt {x ^ {2} + y ^ {2}}} right)} ∫ − ∞ ∞ ( 1 + Икс 2 ν ) − ν + 1 2 d Икс = ν π Γ ( ν 2 ) Γ ( ν + 1 2 ) { displaystyle int _ {- infty} ^ { infty} left (1 + { frac {x ^ {2}} { nu}} right) ^ {- { frac { nu +1 } {2}}} , dx = { frac {{ sqrt { nu pi}} Gamma left ({ frac { nu} {2}} right)} { Gamma left ({ frac { nu +1} {2}} right)}}} (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:
∫ а б ж ( Икс ) d Икс = ( б − а ) ∑ п = 1 ∞ ∑ м = 1 2 п − 1 ( − 1 ) м + 1 2 − п ж ( а + м ( б − а ) 2 − п ) . { displaystyle int _ {a} ^ {b} {е (х) , dx} = (ba) sum limits _ {n = 1} ^ { infty} { sum limits _ {m = 1} ^ {2 ^ {n} -1} { left ({- 1} right) ^ {m + 1}}} 2 ^ {- n} f (a + m left ({ba} right ) 2 ^ {- n}).} "мечта второкурсника ":
∫ 0 1 Икс − Икс d Икс = ∑ п = 1 ∞ п − п ( = 1.29128 59970 6266 … ) ∫ 0 1 Икс Икс d Икс = − ∑ п = 1 ∞ ( − п ) − п ( = 0.78343 05107 1213 … ) { displaystyle { begin {align} int _ {0} ^ {1} x ^ {- x} , dx & = sum _ {n = 1} ^ { infty} n ^ {- n} && ( = 1,29128 , 59970 , 6266 точек) [6pt] int _ {0} ^ {1} x ^ {x} , dx & = - sum _ {n = 1} ^ { infty} ( -n) ^ {- n} && (= 0,78343 , 05107 , 1213 точек) end {выровнено}}} приписывается Иоганн Бернулли .
Смотрите также
Рекомендации
дальнейшее чтение
Абрамовиц, Милтон ; Стегун, Ирен Энн , ред. (1983) [июнь 1964]. Справочник по математическим функциям с формулами, графиками и математическими таблицами . Прикладная математика. 55 (Девятое переиздание с дополнительными исправлениями, десятое оригинальное издание с исправлениями (декабрь 1972 г.); первое изд.). Вашингтон, округ Колумбия.; Нью-Йорк: Министерство торговли США, Национальное бюро стандартов; Dover Publications. ISBN 978-0-486-61272-0 . LCCN 64-60036 . МИСТЕР 0167642 . LCCN 65-12253 .Бронштейн, Илья Николаевич; Семендяев, Константин Адольфович (1987) [1945]. Гроше, Гюнтер; Зиглер, Виктор; Зиглер, Доротея (ред.). Taschenbuch der Mathematik (на немецком). 1 . Перевод Виктор Зиглер. Вайс, Юрген (23-е изд.). Тун и Франкфурт-на-Майне: Верлаг Харри Дойч (и B. G. Teubner Verlagsgesellschaft , Лейпциг). ISBN 3-87144-492-8 . Градштейн Израиль Соломонович ; Рыжик Иосиф Моисеевич ; Геронимус Юрий Вениаминович ; Цейтлин Михаил Юльевич ; Джеффри, Алан (2015) [октябрь 2014]. Цвиллинджер, Даниэль; Молл, Виктор Гюго (ред.). Таблица интегралов, серий и продуктов . Перевод Scripta Technica, Inc. (8-е изд.). Academic Press, Inc. ISBN 978-0-12-384933-5 . LCCN 2014010276 . (Также несколько предыдущих выпусков.)Прудников Анатолий Платонович (Прудников, Анатолий Платонович) ; Брычков, Юрий А. (Брычков, Ю. А.); Маричев, Олег Игоревич (Маричев, Олег Игоревич) (1988–1992) [1981–1986 (рус.)]. Интегралы и ряды . 1–5 . Перевод Queen, N. M. (1-е изд.). (Наука ) Издательство Gordon & Breach Science /CRC Press . ISBN 2-88124-097-6 . . Издание второе исправленное (рус.), Том 1–3, Физико-математическая литература, 2003.Юрий А. Брычков (Ю. А. Брычков), Справочник по специальным функциям: производные, интегралы, ряды и другие формулы . Русское издание, Физико-математическая литература, 2006. Английское издание, Chapman & Hall / CRC Press, 2008, ISBN 1-58488-956-X / 9781584889564. Даниэль Цвиллинджер. Стандартные математические таблицы и формулы CRC , 31-е изд. Чепмен и Холл / CRC Press, 2002. ISBN 1-58488-291-3. (Также во многих более ранних изданиях.) Мейер Хирш [де ] , Integraltafeln или Sammlung von Integralformeln (Дункер и Гамблот, Берлин, 1810 г.)Мейер Хирш [де ] , Таблицы интегралов или сборник формул интегралов (Бейнс и сын, Лондон, 1823 г.) [английский перевод Интегралтафельн ]Дэвид Биренс де Хаан , Nouvelles Tables d'Intégrales définies (Энгельс, Лейден, 1862 г.)Бенджамин О. Пирс Краткая таблица интегралов - переработанное издание (Ginn & Co., Бостон, 1899 г.) внешняя ссылка
Таблицы интегралов Производные Интернет Сервис Программы с открытым исходным кодом