求一个函数的原函数,即求其不定积分,可以通过以下几种方法:
公式法
对于基本初等函数,如幂函数、指数函数、三角函数等,可以直接应用其不定积分公式求解。例如:
∫x^n dx = x^(n+1) / (n+1) + C
∫1/x dx = ln|x| + C
∫cos(x) dx = sin(x) + C
换元法
当被积函数是复合函数时,可以通过变量替换简化积分。例如,对于 ∫e^(-2x) dx,令 t = -2x,则 dx = -1/2 dt,代入后得:
∫e^(-2x) dx = -1/2 ∫e^t dt = -1/2 e^t = -1/2 e^(-2x)
分部积分法
对于乘积形式的函数,可以使用分部积分法。设 u 和 dv 是两个可导函数,则:
∫u'v dx = uv - ∫uv' dx
例如,计算 ∫x ln(x) dx 时,令 u = ln(x) 和 dv = x dx,则:
∫x ln(x) dx = x^2 ln(x) / 2 - ∫x dx = x^2 ln(x) / 2 - x^2 / 4
综合法
综合法是换元法和分部积分法的灵活运用。例如,计算 ∫e^(-x) x dx 时,可以先进行换元,然后使用分部积分法:
∫e^(-x) x dx = -∫x d(e^(-x)) = -x e^(-x) + ∫e^(-x) dx = -x e^(-x) - e^(-x) + C
原函数表
对于一些常见函数,可以通过查阅数学表格直接得到其原函数。
反向求导
根据导数和原函数的关系,可以通过反向求导来找到原函数。即如果 F'(x) = f(x),则 F(x) 是 f(x) 的一个原函数。
积分表和公式
有些函数具有已知的积分公式或者在数学表格中有对应的积分结果,可以直接应用这些公式和表格中的结果进行求解。
通过以上方法,可以求出大多数函数的原函数。在实际应用中,可以根据函数的具体形式选择合适的方法进行求解。