定积分计算公式的核心包括牛顿-莱布尼茨公式、换元积分法、分部积分法等,掌握这些公式能快速解决曲线下面积、体积计算等问题。
定积分的基本公式是∫ₐᵇ f(x)dx = F(b) − F(a),其中F(x)是f(x)的原函数,这是牛顿-莱布尼茨公式的核心,将积分转化为原函数的增量计算。例如,∫xⁿdx = xⁿ⁺¹⁄(n+1) + C(n≠−1)是幂函数积分的基础公式。
换元积分法通过引入新变量u=g(x)简化被积函数,公式为∫f(φ(x))φ'(x)dx = ∫f(u)du,再计算新变量下的积分。例如,计算∫sin(x)cos(x)dx时,可令u=sin(x),转化为∫udu。
分部积分法基于积分的乘积法则,公式为∫u dv = uv − ∫v du。选择u和dv的技巧是关键,常用于∫xsin(x)dx等需分部处理的积分。
定积分还具备线性性质∫ₐᵇ [af(x)+bg(x)]dx = a∫f(x)dx + b∫g(x)dx,以及区间可加性∫ₐᵇ f(x)dx + ∫ᵇᶜ f(x)dx = ∫ₐᶜ f(x)dx。保号性指出,若f(x)在[a,b]非负,则积分值非负。
计算中常通过换限调整积分方向,如∫ₐᵇ f(x)dx = −∫ᵇₐ f(x)dx。分式积分需分解分母多项式,再应用部分分式法。复合定积分可分段处理,如∫ₐᶜ f(x)dx = ∫ₐᵇ f(x)dx + ∫ᵇᶜ f(x)dx。
实际应用中,定积分可计算几何面积、物理功、概率等。掌握公式灵活运用是解题关键,结合图形理解更易掌握本质。熟练推导与反向应用能提升解题效率。