【常用定积分公式】在数学中，定积分是微积分的重要组成部分，广泛应用于物理、工程、经济学等多个领域。掌握一些常用的定积分公式，不仅有助于提高解题效率，还能加深对积分概念的理解。以下是一些常见的定积分公式及其应用范围的总结。
一、基本初等函数的定积分
| 函数形式 | 定积分公式 | 积分区间 | 备注 |
| $ f(x) = x^n $ | $ \int_a^b x^n \, dx = \frac{b^{n+1} - a^{n+1}}{n+1} $ (n ≠ -1) | [a, b] | n 为任意实数 |
| $ f(x) = e^x $ | $ \int_a^b e^x \, dx = e^b - e^a $ | [a, b] | 指数函数的积分 |
| $ f(x) = \sin x $ | $ \int_a^b \sin x \, dx = -\cos b + \cos a $ | [a, b] | 正弦函数的积分 |
| $ f(x) = \cos x $ | $ \int_a^b \cos x \, dx = \sin b - \sin a $ | [a, b] | 余弦函数的积分 |
| $ f(x) = \ln x $ | $ \int_a^b \ln x \, dx = b \ln b - a \ln a - (b - a) $ | [a, b] | 注意定义域 x > 0 |
二、三角函数的定积分
| 函数形式 | 定积分公式 | 积分区间 | 备注 | ||||
| $ f(x) = \sin(ax) $ | $ \int_a^b \sin(ax) \, dx = \frac{-\cos(ab)}{a} + \frac{\cos(aa)}{a} $ | [a, b] | a ≠ 0 | ||||
| $ f(x) = \cos(ax) $ | $ \int_a^b \cos(ax) \, dx = \frac{\sin(ab)}{a} - \frac{\sin(aa)}{a} $ | [a, b] | a ≠ 0 | ||||
| $ f(x) = \tan x $ | $ \int_a^b \tan x \, dx = -\ln | \cos b | + \ln | \cos a | $ | [a, b] | 在区间内无间断点 |
三、有理函数与反三角函数的定积分
| 函数形式 | 定积分公式 | 积分区间 | 备注 | ||
| $ f(x) = \frac{1}{x} $ | $ \int_a^b \frac{1}{x} \, dx = \ln \left | \frac{b}{a} \right | $ | [a, b] | a, b 同号 |
| $ f(x) = \frac{1}{x^2 + a^2} $ | $ \int_a^b \frac{1}{x^2 + a^2} \, dx = \frac{1}{a} \left( \arctan \frac{b}{a} - \arctan \frac{a}{a} \right) $ | [a, b] | a ≠ 0 | ||
| $ f(x) = \arcsin x $ | $ \int_a^b \arcsin x \, dx = x \arcsin x + \sqrt{1 - x^2} \bigg | _a^b $ | [-1, 1] | 反正弦函数的积分 | |
| $ f(x) = \arccos x $ | $ \int_a^b \arccos x \, dx = x \arccos x - \sqrt{1 - x^2} \bigg | _a^b $ | [-1, 1] | 反余弦函数的积分 |
四、特殊函数的定积分（部分）
| 函数形式 | 定积分公式 | 积分区间 | 备注 |
| $ f(x) = e^{-x^2} $ | $ \int_{-\infty}^\infty e^{-x^2} dx = \sqrt{\pi} $ | (-∞, ∞) | 高斯积分，常用于概率论 |
| $ f(x) = \frac{\sin x}{x} $ | $ \int_0^\infty \frac{\sin x}{x} dx = \frac{\pi}{2} $ | [0, ∞) | 莱布尼茨积分，常见于信号处理 |
| $ f(x) = \frac{1}{1 + x^2} $ | $ \int_{-\infty}^\infty \frac{1}{1 + x^2} dx = \pi $ | (-∞, ∞) | 与反正切函数有关 |
五、小结
定积分的应用非常广泛，上述公式涵盖了大部分初等函数和一些特殊函数的积分结果。在实际应用中，常常需要结合换元法、分部积分、对称性等技巧来简化计算。熟练掌握这些公式，有助于在解题过程中快速找到正确路径，并提高运算效率。
通过不断练习和积累，可以进一步提升对定积分的理解和运用能力。
