微积分的基本公式包括以下几类:
牛顿-莱布尼茨公式
也称为微积分基本定理,表明一个函数的定积分等于其原函数在积分区间的两个端点值的差。公式为:
\[
\int_{a}^{b} f(x) \, dx = F(b) - F(a)
\]
其中 \( F(x) \) 是 \( f(x) \) 的一个原函数。
基本初等函数的微分公式
包括幂函数、指数函数、对数函数、三角函数及其反函数的微分公式。例如:
\[
\begin{align*}
d(x^n) &= nx^{n-1} \, dx \\
d(e^x) &= e^x \, dx \\
d(\ln x) &= \frac{1}{x} \, dx \\
d(\sin x) &= \cos x \, dx \\
d(\cos x) &= -\sin x \, dx \\
d(\tan x) &= \sec^2 x \, dx \\
d(\cot x) &= -\csc^2 x \, dx \\
d(\sec x) &= \sec x \tan x \, dx \\
d(\csc x) &= -\csc x \cot x \, dx
\end{align*}
\]
积分公式
包括不定积分和定积分的公式。例如:
\[
\begin{align*}
\int x^n \, dx &= \frac{x^{n+1}}{n+1} + C \\
\int \frac{1}{x} \, dx &= \ln|x| + C \\
\int a^x \, dx &= \frac{a^x}{\ln a} + C \\
\int e^x \, dx &= e^x + C \\
\int \cos x \, dx &= \sin x + C \\
\int \sin x \, dx &= -\cos x + C \\
\int \sec^2 x \, dx &= \tan x + C \\
\int \csc^2 x \, dx &= -\cot x + C \\
\int \sec x \tan x \, dx &= \sec x + C \\
\int \csc x \cot x \, dx &= -\csc x + C \\
\int \frac{1}{\sqrt{1-x^2}} \, dx &= \arcsin x + C \\
\int \frac{1}{1+x^2} \, dx &= \arctan x + C \\
\int \frac{1}{a^2-x^2} \, dx &= \frac{1}{2a} \ln \left| \frac{a+x}{a-x} \right| + C \\
\int \sec x \, dx &= \ln|\sec x + \tan x| + C \\
\int \frac{1}{a^2+x^2} \, dx &= \frac{1}{a} \arctan \left( \frac{x}{a} \right) + C \\
\int \sec^2 x \, dx &= \tan x + C \\
\int \sinh x \, dx &= \cosh x + C \\
\int \cosh x \, dx &= \sinh x + C \\
\int \tanh x \, dx &= \ln(\cosh x) + C
\end{align*}
\]
格林公式
将封闭曲线的线积分转化为平面区域内的二重积分。公式为:
\[
\oint_C (P \, dx + Q \, dy) = \iint_D \left( \frac{\partial Q}{\partial x} - \frac{\partial P}{\partial y} \right) \, dA
\]
其中 \( C \) 是封闭曲线,\( D \) 是由 \( C \) 所围成的区域。
高斯公式
将曲面积分转化为平面区域内的三重积分。公式为:
\[
\iiint_V \left( \frac{\partial P}{\partial x} + \frac{\partial Q}{\partial y} + \frac{\partial R}{\partial z} \right) \, dV = \iint_S (P \, dS + Q \, dS + R \, dS)
\]
其中 \( V \) 是体积,\( S \) 是由曲面 \( V \) 所围成的表面。
6.