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微积分公式速查表

1. 极限 Limits

基本极限

limx0sinxx=1limx01cosxx2=12limx0(1+x)1/x=elimx(1+1x)x=elimx0ex1x=1limx0ln(1+x)x=1

等价无穷小(x0

函数等价
sinxx
tanxx
arcsinxx
arctanxx
1cosxx22
ex1x
ln(1+x)x
(1+x)α1αx

2. 导数 Derivatives

求导法则

线性法则:

(af+bg)=af+bg

乘积法则:

(fg)=fg+fg

商法则:

(fg)=fgfgg2

链式法则:

ddxf(g(x))=f(g(x))g(x)

基本导数公式

函数 f(x)导数 f(x)
c(常数)0
xnnxn1
exex
axaxlna
lnx1x
logax1xlna
sinxcosx
cosxsinx
tanxsec2x
cotxcsc2x
secxsecxtanx
cscxcscxcotx
arcsinx11x2
arccosx11x2
arctanx11+x2

高阶导数

莱布尼茨公式:

(fg)(n)=k=0n(nk)f(k)g(nk)

常见高阶导数:

(sinx)(n)=sin(x+nπ2)(cosx)(n)=cos(x+nπ2)(xn)(n)=n!

3. 微分中值定理

罗尔定理:f[a,b] 连续,(a,b) 可微,且 f(a)=f(b),则 c(a,b),使 f(c)=0

拉格朗日中值定理:

f(b)f(a)=f(c)(ba),c(a,b)

柯西中值定理:

f(b)f(a)g(b)g(a)=f(c)g(c),c(a,b)

洛必达法则00 型):

limxaf(x)g(x)=limxaf(x)g(x)

4. 泰勒展开 Taylor Series

f(x)=n=0f(n)(a)n!(xa)n

麦克劳林展开(a=0)常用公式:

ex=n=0xnn!=1+x+x22!+x33!+sinx=n=0(1)nx2n+1(2n+1)!=xx36+x5120cosx=n=0(1)nx2n(2n)!=1x22+x424ln(1+x)=n=1(1)n1xnn=xx22+x33(1<x1)(1+x)α=1+αx+α(α1)2!x2+(1<x<1)11x=n=0xn=1+x+x2+x3+(|x|<1)

5. 不定积分 Indefinite Integrals

基本积分公式

被积函数积分结果
xnn1xn+1n+1+C
1xln|x|+C
exex+C
axaxlna+C
lnxxlnxx+C
xlnxx22lnxx24+C
sinxcosx+C
cosxsinx+C
secxln|secx+tanx|+C
cscxln|cscxcotx|+C
tanxln|cosx|+C
cotxln|sinx|+C
sec2xtanx+C
csc2xcotx+C
secxtanxsecx+C
cscxcotxcscx+C
tan2xtanxx+C
cot2xcotxx+C
In=secnx1n1(tanxsecn2x+(n2)In2)
arcsinxxarcsinx+1x2+C
arctanxxarctanx+ln(1+x2)+C
11x2arcsinx+C
11+x2arctanx+C
1x2±a2ln|x+x2±a2|+C
1a2x2arcsinxa+C
1a2+x21aarctanxa+C
1a2x212aln|x+axa|+C
1x2a212aln|xax+a|+C
a2x2a22arcsinxa+x2a2x2+C
a2+x2a22ln(x+x2+a2)+x2a2+x2+C

积分法则

分部积分:

udv=uvvdu

换元法(第一类):

f(g(x))g(x)dx=f(u)du,u=g(x)

换元法(第二类):

f(x)dxx=φ(t)f(φ(t))φ(t)dt

通解

  • A(xk)αdx={Aln|xk|+Cα=1A(1α)(xk)α1α>1
  • Ax+B(x2+μx+ν)αdx

6. 定积分 Definite Integrals

微积分基本定理

第一基本定理(牛顿-莱布尼茨公式):

abf(x)dx=F(b)F(a),F=f

第二基本定理:

ddxaxf(t)dt=f(x)

变上限求导:

ddxag(x)f(t)dt=f(g(x))g(x)

常用性质

abf(x)dx=baf(x)dxab[f(x)±g(x)]dx=abf(x)dx±abg(x)dxaaf(x)dx={20af(x)dxf 为偶函数0f 为奇函数

周期性质

aa+Tf(x)dx=0Tf(x)dx0nTf(x)dx=n0Tf(x)dx

区间再现

abf(x)dx=abf(a+bx)dx0πxf(sinx)dx=π20πf(sinx)dx

Wallis 公式:

0π/2sinnxdx=0π/2cosnxdx={(n1)!!n!!π2n 为偶数(n1)!!n!!n 为奇数

常用定积分结果

0ex2dx=π2(高斯积分)0πxf(sinx)dx=π20πf(sinx)dx

7. 反常积分 Improper Integrals

a+f(x)dx=limb+abf(x)dxabf(x)dx=limε0+a+εbf(x)dxx=a 为奇点)

p 级数收敛判断:

1+1xpdx{收敛p>1发散p1