Các phép toán thực thi trên hàm số f(x)
Thay đổi biến số
Thay đổi biến số là một phép toán giải tích tìm thay đổi của biến số của một hàm số .
Ký hiệu
Thay đổi biến số x có ký hiệu Δ . Với hàm số toán y = f ( x ) .
Thay đổi biến số x có ký hiệu Δ x .
Thay đổi biến số y có ký hiệu Δ y = Δ f ( x )
Phép toán
Phép toán thay đổi biến số
Ký hiệu
Giá trị
Tthay đổi biến số x
Δ x
Δ x = ( x + Δ x ) − x = x − x o
Thay đổi biến số y
Δ y = Δ f ( x )
Δ f ( x ) = f ( x + Δ x ) − f ( x ) = y − y o
Thí dụ
Với đường thẳng nghiêng nối liền 2 điểm bất kỳ (1,2) , (3,4), ta co
Thay đổi biến số x
Δ x = x − x o = 3 − 1 = 2
Thay đổi biến số xy
Δ f ( x ) = y − y o = 4 − 2 = 2
Tỉ lệ thay đổi biến số
Tỉ lệ thay đổi biến số là một phép toán giải tích cho biết tỉ lệ của thay đổi biến số của một hàm số y=f(x) .
Ký hiệu
Tỉ lệ thay đổi biến số có ký hiệu
Δ y Δ x = Δ f ( x ) Δ x = a
Phép toán
Với mọi hàm số y = f ( x )
Thay đổi biến số x
Δ x = ( x + Δ x ) − x = x − x o
Thay đổi biến số y
Δ y = Δ f ( x ) = f ( x + Δ x ) − f ( x ) = y − y o
Tỉ lệ thay đổi biến số
Δ f ( x ) Δ x = f ( x + Δ x ) − f ( x ) Δ x = Y X = Δ y Δ x = y − y o x − x o = a
Thí dụ
Tìm độ dóc đường thẳng nghiêng qua 2 điểm ( 0 , 1 ) , ( 2 , 3 )
a = Δ y Δ x = 3 − 1 2 − 0 = 2 2 = 1
Giới hạn
Phép toán giải tích tìm giá trị của một hàm số khi biến số của hàm số tiến tới một trị số .
Ký hiệu
Ký hiệu toán limit
lim Δ x → 0 f ( x )
Toán
Phép toán Limit được thực hiện như sau
lim Δ x → 0 f ( x ) = L
Luật toán giải tích Limit
lim n → ∞ ( x n + y n ) = lim n → ∞ ( x n ) + lim n → ∞ ( y n ) .
lim n → ∞ ( x n − y n ) = lim n → ∞ ( x n ) − lim n → ∞ ( y n ) .
lim n → ∞ ( x n y n ) = ( lim n → ∞ x n ) ( lim n → ∞ y n ) .
lim n → ∞ ( a x n ) = a lim n → ∞ ( x n ) .
lim n → ∞ ( x n y n ) = lim n → ∞ x n lim n → ∞ y n (assuming y n ≠ 0 for all n in N and lim y_n ≠ 0).
Thí dụ
lim x → 0 x = 0
lim x → 0 1 x = 0 0
lim x → 0 0 x = 0 0
lim x → 0 0 1 x = 0
Đạo hàm
Đạo Hàm là một phép toán giải tích dùng trong việc tìm tổng biến đổi hàm số toán f(x) trên các khoảng thời gian ∆x = x - xo càng nhỏ gần như không. Một định nghỉa khác là phép toán tìm độ dóc của một hình có hàm số toán f(x)
Ký hiệu
Phép toán đạo hàm của hàm số có các dạng ký hiệu sau
Ký hiệu Chuẩn
d d x f ( x ) .
Ký hiệu Leibitz
f ' ( x )
Phép toán
Với mọi hàm số f(x), đạo hàm của hàm số được tính theo công thức bên dưới
d d x f ( x ) = f ' ( x ) = lim Δ x → 0 ∑ Δ f ( x ) Δ x = lim Δ x → 0 ∑ f ( x + Δ x ) − f ( x ) Δ x
Với
Thay đổi biến số y
Δ y = Δ f ( x ) = f ( x + Δ x ) − f ( x )
Thay đổi biến số x
Δ x = ( x + Δ x ) − ( x )
Biến số hàm số
Δ y Δ x = f ( x + Δ x ) − f ( x ) ( x + Δ x ) − ( x )
Tổng biến số hàm số
∑ Δ f ( x ) Δ x
Giới hạn tổng biến số hàm số
lim Δ x → 0 ∑ Δ f ( x ) Δ x
Đạo hàm hàm số
d d x f ( x ) = f ' ( x ) = lim Δ x → 0 ∑ Δ f ( x ) Δ x
Thí dụ
Trong chuyển động biểu diểu bằng hàm số của vận tốc theo thời gian v(t) . Gia tốc chuyển động được tính như ở bên dưới
a ( t ) = d d t v ( t )
v = v ( t )
a = d d t v ( t )
v = v
a = d d t v = 0
v = t
a = d d t t = 1
v = a t
a = d d t a t = a
v = a t + v o
a = d d t ( a t + v o ) = a
Trong chuyển động biểu diểu bằng hàm số của đường dài theo thời gian s(t) . Vận tốc chuyển động được tính như ở bên dưới
v ( t ) = d d t s ( t )
a ( t ) = d d t v ( t ) = d d t d d t s ( t ) = d 2 d t 2 s ( t )
Công thức toán đạo hàm
Hàm số , f(x)
Đạo hàm hàm số f' (x)
Giá trị
Đạo hàm hằng số
d d x c
0
Đạo hàm tích hằng số với biến số
d d x c x
c
Đạo hàm lũy thừa x
d d x c x n
c n x n − 1
Đạo hàm lũy thừa x
d d x x n
n x n − 1
Đạo hàm lũy thừa e
d d x e x
d d x e x
Đạo hàm lũy thừa n
d d x n x
d d x n x L n n
Đạo hàm Ln
d d x L n x
d d x 1 x
cos x
− sin x
sin x
cos x
tan x
sec 2 x
cot x
− csc 2 x
sec x
sec x tan x
csc x
− csc x cot x
cos − 1 x
− 1 1 − x 2
sin − 1 x
1 1 − x 2
tan − 1 x
1 1 + x 2
cot − 1 x
− 1 1 − x 2
sec − 1 x
1 x x 2 − 1
csc − 1 x
− 1 x x 2 − 1
sinh x
cosh x = e x + e − x 2
cosh x
sinh x = e x − e − x 2
tanh x
sech 2 x
sech x
− tanh x sech x
csch x
− coth x csch x
coth x
− csch 2 x
arsinh x
1 x 2 + 1
arcosh x
1 x 2 − 1
artanh x
1 1 − x 2
arsech x
− 1 x 1 − x 2
arcsch x
− 1 | x | 1 + x 2
arcoth x
1 1 − x 2
Quy luật toán đạo hàm
Hoán chuyển đạo hàm
Phép toán
Hoán chuyển đạo hàm được thực hiện như sau
Hoán chuyển
Ký hiệu
Hoán chuyển Laplace
Hoán chuyển Fourier
Toán Đạo hàm
d n d x n
s n
j ω n
Toán Đạo hàm hàm số
d n d x n f ( x )
s n f ( x )
j ω n f ( x )
Giải phương trình đạo hàm
Phương trình đạo hàm bậc nhứt - Phương trình phân hủy
Với phương trình đạo hàm có dạng tổng quát
a d d x f ( x ) + b f ( x ) = 0
Dùng hoán chuyển đạo hàm ta có
s f ( x ) + b a f ( x ) = 0
s = − b a
f ( x ) = A e s x = A e − b a x = A e − α x
Phương trình đạo hàm bậc hai - Phương trình sóng sin không đều
Với phương trình đạo hàm có dạng tổng quát
a d 2 d x 2 f ( x ) + b d d x f ( x ) + c f ( x ) = 0
Dùng hoán chuyển đạo hàm ta có
s 2 f ( x ) + b a s f ( x ) + c a f ( x ) = 0
s 2 + 2 α s + β = 0
Giải phương trình đạo hàm
s
α , β
f ( x ) = A e s x
− α
α = β
f ( x ) = A e − α x = A ( α )
− α ± λ
α < β
f ( x ) = A e ( − α ± λ ) x = A ( α ) e λ x + A ( α ) e − λ x
− α ± j ω
α > β
f ( x ) = A e ( − α ± j ω ) x = A ( α ) s i n ω
α = b 2 a
β = c a
λ = α − β
ω = β − α
Phương trình đạo hàm bậc hai - Phương trình sóng sin đều
Với phương trình đạo hàm có dạng tổng quát
a d n d x n f ( x ) + b f ( x ) = 0
Dùng hoán chuyển đạo hàm ta có
s n f ( x ) + b a f ( x ) = 0
s n = − b a
Giải phương trình đạo hàm
s = n − b a = ± j n b a = ± j ω
f ( x ) = A e s t = A e ± j ω t = A s i n ω t . Với n ≥ 2
Tích phân
Tích phân là một phép toán giải tích tìm diện tích dưới hình của một hàm số toán f(x) . Có 2 loại toán tích phân
Loại tích phân
Hình
Công thức
Tích phân xác định
∫ a b f ( x ) d x = F ( b ) − F ( a )
Tích phân bất định
∫ f ( x ) d x = lim Δ x → 0 ∑ ( f ( x ) + Δ f ( x ) 2 ) Δ x = F ( x ) + C
Tích phân xác định
Tích phân xác định là phép toán giải tích tìm tích phân của hàm số trong một miền xác định
Luật toán tích phân xác định
∫ a a f ( x ) d x = 0
∫ a b f ( x ) d x = − ∫ b a f ( x ) d x
∫ a b f ( x ) d x = ∫ a c f ( x ) d x + ∫ c b f ( x ) d x
∫ a b [ f ( x ) ± g ( x ) ] d x = ∫ a b f ( x ) d x ± ∫ a b g ( x ) d x
∫ a b k f ( x ) d x = k ∫ a b f ( x ) d x
∫ a b n d x = n x = n b − n a = n ( b − a )
Phép toán tích phân xác định
Toán trung bình
1 b − a ∫ a b f ( x ) d x = 1 b − a [ F ( b ) − F ( a ) ]
Toán căn trung bình
1 b − a ∫ a b f ( x ) d x = 1 b − a [ F ( b ) − F ( a ) ]
Tích phân bất định
Tích phân bất định là một loại toán giải tích tìm tích phân của hàm số trong một miền không xác định . Phép toán tìm diện tích dưới hình hàm số
Luật toán tích phân bất định
Quy luật
Công thức
Điều kiện
1
∫ a d x = a x
2 Homogeniety
∫ a f ( x ) d x = a ∫ f ( x ) d x
3 Associativity
∫ ( f ± g ± h ± ⋯ ) d x = ∫ f d x ± ∫ g d x ± ∫ h d x ± ⋯
4 Integration by Parts
∫ a b f g ′ d x = [ f g ] a b − ∫ a b g f ′ d x
4 General Integration by Parts
∫ f ( n ) g d x = f ( n − 1 ) g ′ − f ( n − 2 ) g ″ + … + ( − 1 ) n ∫ f g ( n ) d x
5
∫ f ( a x ) d x = 1 a ∫ f ( x ) d x
6 Substitution Rule
∫ g { f ( x ) } d x = ∫ g ( u ) d x d u d u = ∫ g ( u ) f ′ ( x ) d u
u = f ( x )
7
∫ x n d x = x n + 1 n + 1
n ≠ − 1
8
∫ 1 x d x = ln | x |
9
∫ e x d x = e x
10
∫ a x d x = a x ln | a |
a ≠ 1
Công thức toán tích phân bất định
Tích Phân Hàm Số Thường
Integral
Value
Remarks
1
∫ c d x
c x + C
2
∫ x n d x
x n + 1 n + 1 + C
n ≠ − 1
3
∫ 1 x d x
ln | x | + C
4
∫ 1 a 2 + x 2 d x
1 a arctan x a + C
5
∫ 1 a 2 − x 2 d x
arcsin x a + C
6
∫ − 1 a 2 − x 2 d x
arccos x a + C
7
∫ 1 x x 2 − a 2 d x
1 a arcsec | x | a + C
8
∫ ln x d x
x ln x − x + C
9
∫ log b x d x
x log b x − x log b e + C
10
∫ e x d x
e x + C
11
∫ a x d x
a x ln a + C
12
∫ sin x d x
− cos x + C
13
∫ cos x d x
sin x + C
14
∫ tan x d x
− ln | cos x | + C
15
∫ cot x d x
ln | sin x | + C
16
∫ sec x d x
ln | sec x + tan x | + C
17
∫ csc x d x
− ln | csc x + cot x | + C
18
∫ sec 2 x d x
tan x + C
19
∫ csc 2 x d x
− cot x + C
20
∫ sec x tan x d x
sec x + C
21
∫ csc x cot x d x
− csc x + C
22
∫ sin 2 x d x
1 2 ( x − sin x cos x ) + C
23
∫ cos 2 x d x
1 2 ( x + sin x cos x ) + C
24
∫ sin n x d x
− sin n − 1 x cos x n + n − 1 n ∫ sin n − 2 x d x
25
∫ cos n x d x
− cos n − 1 x sin x n + n − 1 n ∫ cos n − 2 x d x
26
∫ arctan x d x
x arctan x − 1 2 ln | 1 + x 2 | + C
27
∫ sinh x d x
cosh x + C
28
∫ cosh x d x
sinh x + C
29
∫ tanh x d x
ln | cosh x | + C
30
∫ csch x d x
ln | tanh x 2 | + C
31
∫ sech x d x
arctan ( sinh x ) + C
32
∫ coth x d x
ln | sinh x | + C
Tích Phân Hàm Số Hyperboly
Dưới đây là danh sách tích phân với hàm hypebolic .
∫ sinh c x d x = 1 c cosh c x
∫ cosh c x d x = 1 c sinh c x
∫ sinh 2 c x d x = 1 4 c sinh 2 c x − x 2
∫ cosh 2 c x d x = 1 4 c sinh 2 c x + x 2
∫ sinh n c x d x = 1 c n sinh n − 1 c x cosh c x − n − 1 n ∫ sinh n − 2 c x d x ( n > 0 )
hay: ∫ sinh n c x d x = 1 c ( n + 1 ) sinh n + 1 c x cosh c x − n + 2 n + 1 ∫ sinh n + 2 c x d x ( n < 0 , n ≠ − 1 )
∫ cosh n c x d x = 1 c n sinh c x cosh n − 1 c x + n − 1 n ∫ cosh n − 2 c x d x ( n > 0 )
hay: ∫ cosh n c x d x = − 1 c ( n + 1 ) sinh c x cosh n + 1 c x − n + 2 n + 1 ∫ cosh n + 2 c x d x ( n < 0 , n ≠ − 1 )
∫ d x sinh c x = 1 c ln | tanh c x 2 |
hay: ∫ d x sinh c x = 1 c ln | cosh c x − 1 sinh c x |
hay: ∫ d x sinh c x = 1 c ln | sinh c x cosh c x + 1 |
hay: ∫ d x sinh c x = 1 c ln | cosh c x − 1 cosh c x + 1 |
∫ d x cosh c x = 2 c arctan e c x
∫ d x sinh n c x = cosh c x c ( n − 1 ) sinh n − 1 c x − n − 2 n − 1 ∫ d x sinh n − 2 c x ( n ≠ 1 )
∫ d x cosh n c x = sinh c x c ( n − 1 ) cosh n − 1 c x + n − 2 n − 1 ∫ d x cosh n − 2 c x ( n ≠ 1 )
∫ cosh n c x sinh m c x d x = cosh n − 1 c x c ( n − m ) sinh m − 1 c x + n − 1 n − m ∫ cosh n − 2 c x sinh m c x d x ( m ≠ n )
hay: ∫ cosh n c x sinh m c x d x = − cosh n + 1 c x c ( m − 1 ) sinh m − 1 c x + n − m + 2 m − 1 ∫ cosh n c x sinh m − 2 c x d x ( m ≠ 1 )
hay: ∫ cosh n c x sinh m c x d x = − cosh n − 1 c x c ( m − 1 ) sinh m − 1 c x + n − 1 m − 1 ∫ cosh n − 2 c x sinh m − 2 c x d x ( m ≠ 1 )
∫ sinh m c x cosh n c x d x = sinh m − 1 c x c ( m − n ) cosh n − 1 c x + m − 1 m − n ∫ sinh m − 2 c x cosh n c x d x ( m ≠ n )
hay: ∫ sinh m c x cosh n c x d x = sinh m + 1 c x c ( n − 1 ) cosh n − 1 c x + m − n + 2 n − 1 ∫ sinh m c x cosh n − 2 c x d x ( n ≠ 1 )
hay: ∫ sinh m c x cosh n c x d x = − sinh m − 1 c x c ( n − 1 ) cosh n − 1 c x + m − 1 n − 1 ∫ sinh m − 2 c x cosh n − 2 c x d x ( n ≠ 1 )
∫ x sinh c x d x = 1 c x cosh c x − 1 c 2 sinh c x
∫ x cosh c x d x = 1 c x sinh c x − 1 c 2 cosh c x
∫ tanh c x d x = 1 c ln | cosh c x |
∫ coth c x d x = 1 c ln | sinh c x |
∫ tanh n c x d x = − 1 c ( n − 1 ) tanh n − 1 c x + ∫ tanh n − 2 c x d x ( n ≠ 1 )
∫ coth n c x d x = − 1 c ( n − 1 ) coth n − 1 c x + ∫ coth n − 2 c x d x ( n ≠ 1 )
∫ sinh b x sinh c x d x = 1 b 2 − c 2 ( b sinh c x cosh b x − c cosh c x sinh b x ) ( b 2 ≠ c 2 )
∫ cosh b x cosh c x d x = 1 b 2 − c 2 ( b sinh b x cosh c x − c sinh c x cosh b x ) ( b 2 ≠ c 2 )
∫ cosh b x sinh c x d x = 1 b 2 − c 2 ( b sinh b x sinh c x − c cosh b x cosh c x ) ( b 2 ≠ c 2 )
∫ sinh ( a x + b ) sin ( c x + d ) d x = a a 2 + c 2 cosh ( a x + b ) sin ( c x + d ) − c a 2 + c 2 sinh ( a x + b ) cos ( c x + d )
∫ sinh ( a x + b ) cos ( c x + d ) d x = a a 2 + c 2 cosh ( a x + b ) cos ( c x + d ) + c a 2 + c 2 sinh ( a x + b ) sin ( c x + d )
∫ cosh ( a x + b ) sin ( c x + d ) d x = a a 2 + c 2 sinh ( a x + b ) sin ( c x + d ) − c a 2 + c 2 cosh ( a x + b ) cos ( c x + d )
∫ cosh ( a x + b ) cos ( c x + d ) d x = a a 2 + c 2 sinh ( a x + b ) cos ( c x + d ) + c a 2 + c 2 cosh ( a x + b ) sin ( c x + d )
Tích Phân Hàm Số Hyperboly Ngược
Dưới đây là danh sách các tích phân với hàm hypebolic ngược .
∫ a r s i n h x c d x = x a r s i n h x c − x 2 + c 2
∫ a r c o s h x c d x = x a r c o s h x c − x 2 − c 2
∫ a r t a n h x c d x = x a r t a n h x c + c 2 ln | c 2 − x 2 | ( | x | < | c | )
∫ a r c o t h x c d x = x a r c o t h x c + c 2 ln | x 2 − c 2 | ( | x | > | c | )
∫ a r s e c h x c d x = x a r s e c h x c − c a r c t a n x c − x c + x x − c ( x ∈ ( 0 , c ) )
∫ a r c s c h x c d x = x a r c s c h x c + c ln x + x 2 + c 2 c ( x ∈ ( 0 , c ) )
Tích phân hàm số Logarit
Dưới đây là danh sách tích phân với hàm lôgarít .
Chú ý: bài này quy ước x >0.
∫ ln c x d x = x ln c x − x
∫ ( ln x ) 2 d x = x ( ln x ) 2 − 2 x ln x + 2 x
∫ ( ln c x ) n d x = x ( ln c x ) n − n ∫ ( ln c x ) n − 1 d x
∫ d x ln x = ln | ln x | + ln x + ∑ i = 2 ∞ ( ln x ) i i ⋅ i !
∫ d x ( ln x ) n = − x ( n − 1 ) ( ln x ) n − 1 + 1 n − 1 ∫ d x ( ln x ) n − 1 ( n ≠ 1 )
∫ x m ln x d x = x m + 1 ( ln x m + 1 − 1 ( m + 1 ) 2 ) ( m ≠ − 1 )
∫ x m ( ln x ) n d x = x m + 1 ( ln x ) n m + 1 − n m + 1 ∫ x m ( ln x ) n − 1 d x ( m ≠ − 1 )
∫ ( ln x ) n d x x = ( ln x ) n + 1 n + 1 ( n ≠ − 1 )
∫ ln x d x x m = − ln x ( m − 1 ) x m − 1 − 1 ( m − 1 ) 2 x m − 1 ( m ≠ 1 )
∫ ( ln x ) n d x x m = − ( ln x ) n ( m − 1 ) x m − 1 + n m − 1 ∫ ( ln x ) n − 1 d x x m ( m ≠ 1 )
∫ x m d x ( ln x ) n = − x m + 1 ( n − 1 ) ( ln x ) n − 1 + m + 1 n − 1 ∫ x m d x ( ln x ) n − 1 ( n ≠ 1 )
∫ d x x n ln x = ln | ln x | + ∑ i = 1 ∞ ( − 1 ) i ( n − 1 ) i ( ln x ) i i ⋅ i !
∫ d x x ( ln x ) n = − 1 ( n − 1 ) ( ln x ) n − 1 ( n ≠ 1 )
∫ sin ( ln x ) d x = x 2 ( sin ( ln x ) − cos ( ln x ) )
∫ cos ( ln x ) d x = x 2 ( sin ( ln x ) + cos ( ln x ) )
Tích phân hàm số mũ
Dưới đây là danh sách các tích phân với hàm mũ .
∫ e c x d x = 1 c e c x
∫ a c x d x = 1 c ln a a c x ( a > 0 , a ≠ 1 )
∫ x e c x d x = e c x c 2 ( c x − 1 )
∫ x 2 e c x d x = e c x ( x 2 c − 2 x c 2 + 2 c 3 )
∫ x n e c x d x = 1 c x n e c x − n c ∫ x n − 1 e c x d x
∫ e c x d x x = ln | x | + ∑ i = 1 ∞ ( c x ) i i ⋅ i !
∫ e c x d x x n = 1 n − 1 ( − e c x x n − 1 + c ∫ e c x x n − 1 d x ) ( n ≠ 1 )
∫ e c x ln x d x = 1 c e c x ln | x | − Ei ( c x )
∫ e c x sin b x d x = e c x c 2 + b 2 ( c sin b x − b cos b x )
∫ e c x cos b x d x = e c x c 2 + b 2 ( c cos b x + b sin b x )
∫ e c x sin n x d x = e c x sin n − 1 x c 2 + n 2 ( c sin x − n cos x ) + n ( n − 1 ) c 2 + n 2 ∫ e c x sin n − 2 x d x
∫ e c x cos n x d x = e c x cos n − 1 x c 2 + n 2 ( c cos x + n sin x ) + n ( n − 1 ) c 2 + n 2 ∫ e c x cos n − 2 x d x
∫ x e c x 2 d x = 1 2 c e c x 2
∫ 1 σ 2 π e − ( x − μ ) 2 / 2 σ 2 d x = 1 2 σ ( 1 + erf x − μ σ 2 )
∫ e x 2 d x = e x 2 ( ∑ j = 0 n − 1 c 2 j 1 x 2 j + 1 ) + ( 2 n − 1 ) c 2 n − 2 ∫ e x 2 x 2 n d x ( n > 0 ) ,
với c 2 j = 1 ⋅ 3 ⋅ 5 ⋯ ( 2 j − 1 ) 2 j + 1 = 2 j ! j ! 2 2 j + 1 .
∫ − ∞ ∞ e − a x 2 d x = π a
∫ 0 ∞ x 2 n e − x 2 / a 2 d x = π ( 2 n ) ! n ! ( a 2 ) 2 n + 1
Tích phân hàm số lượng giác
Tích phân hàm số sine
∫ sin a x d x = − 1 a cos a x + C
∫ sin 2 a x d x = x 2 − 1 4 a sin 2 a x + C = x 2 − 1 2 a sin a x cos a x + C
∫ x sin 2 a x d x = x 2 4 − x 4 a sin 2 a x − 1 8 a 2 cos 2 a x + C
∫ x 2 sin 2 a x d x = x 3 6 − ( x 2 4 a − 1 8 a 3 ) sin 2 a x − x 4 a 2 cos 2 a x + C
∫ sin b 1 x sin b 2 x d x = sin ( ( b 1 − b 2 ) x ) 2 ( b 1 − b 2 ) − sin ( ( b 1 + b 2 ) x ) 2 ( b 1 + b 2 ) + C (for | b 1 | ≠ | b 2 | )
∫ sin n a x d x = − sin n − 1 a x cos a x n a + n − 1 n ∫ sin n − 2 a x d x (for n > 0 )
∫ d x sin a x = 1 a ln | tan a x 2 | + C
∫ d x sin n a x = cos a x a ( 1 − n ) sin n − 1 a x + n − 2 n − 1 ∫ d x sin n − 2 a x (for n > 1 )
∫ x sin a x d x = sin a x a 2 − x cos a x a + C
∫ x n sin a x d x = − x n a cos a x + n a ∫ x n − 1 cos a x d x (for n > 0 )
∫ − a 2 a 2 x 2 sin 2 n π x a d x = a 3 ( n 2 π 2 − 6 ) 2 4 n 2 π 2 (for n = 2 , 4 , 6 . . . )
∫ sin a x x d x = ∑ n = 0 ∞ ( − 1 ) n ( a x ) 2 n + 1 ( 2 n + 1 ) ⋅ ( 2 n + 1 ) ! + C
∫ sin a x x n d x = − sin a x ( n − 1 ) x n − 1 + a n − 1 ∫ cos a x x n − 1 d x
∫ d x 1 ± sin a x = 1 a tan ( a x 2 ∓ π 4 ) + C
∫ x d x 1 + sin a x = x a tan ( a x 2 − π 4 ) + 2 a 2 ln | cos ( a x 2 − π 4 ) | + C
∫ x d x 1 − sin a x = x a cot ( π 4 − a x 2 ) + 2 a 2 ln | sin ( π 4 − a x 2 ) | + C
∫ sin a x d x 1 ± sin a x = ± x + 1 a tan ( π 4 ∓ a x 2 ) + C
∫ cos a x d x = 1 a sin a x + C
∫ cos n a x d x = cos n − 1 a x sin a x n a + n − 1 n ∫ cos n − 2 a x d x (for n > 0 )
∫ x cos a x d x = cos a x a 2 + x sin a x a + C
∫ cos 2 a x d x = x 2 + 1 4 a sin 2 a x + C = x 2 + 1 2 a sin a x cos a x + C
∫ x 2 cos 2 a x d x = x 3 6 + ( x 2 4 a − 1 8 a 3 ) sin 2 a x + x 4 a 2 cos 2 a x + C
∫ x n cos a x d x = x n sin a x a − n a ∫ x n − 1 sin a x d x
∫ cos a x x d x = ln | a x | + ∑ k = 1 ∞ ( − 1 ) k ( a x ) 2 k 2 k ⋅ ( 2 k ) ! + C
∫ cos a x x n d x = − cos a x ( n − 1 ) x n − 1 − a n − 1 ∫ sin a x x n − 1 d x (for n ≠ 1 )
∫ d x cos a x = 1 a ln | tan ( a x 2 + π 4 ) | + C
∫ d x cos n a x = sin a x a ( n − 1 ) cos n − 1 a x + n − 2 n − 1 ∫ d x cos n − 2 a x (for n > 1 )
∫ d x 1 + cos a x = 1 a tan a x 2 + C
∫ d x 1 − cos a x = − 1 a cot a x 2 + C
∫ x d x 1 + cos a x = x a tan a x 2 + 2 a 2 ln | cos a x 2 | + C
∫ x d x 1 − cos a x = − x a cot a x 2 + 2 a 2 ln | sin a x 2 | + C
∫ cos a x d x 1 + cos a x = x − 1 a tan a x 2 + C
∫ cos a x d x 1 − cos a x = − x − 1 a cot a x 2 + C
∫ cos a 1 x cos a 2 x d x = sin ( a 1 − a 2 ) x 2 ( a 1 − a 2 ) + sin ( a 1 + a 2 ) x 2 ( a 1 + a 2 ) + C (for | a 1 | ≠ | a 2 | )
∫ tan a x d x = − 1 a ln | cos a x | + C = 1 a ln | sec a x | + C
∫ tan n a x d x = 1 a ( n − 1 ) tan n − 1 a x − ∫ tan n − 2 a x d x (for n ≠ 1 )
∫ d x q tan a x + p = 1 p 2 + q 2 ( p x + q a ln | q sin a x + p cos a x | ) + C (for p 2 + q 2 ≠ 0 )
∫ d x tan a x = 1 a ln | sin a x | + C
∫ d x tan a x + 1 = x 2 + 1 2 a ln | sin a x + cos a x | + C
∫ d x tan a x − 1 = − x 2 + 1 2 a ln | sin a x − cos a x | + C
∫ tan a x d x tan a x + 1 = x 2 − 1 2 a ln | sin a x + cos a x | + C
∫ tan a x d x tan a x − 1 = x 2 + 1 2 a ln | sin a x − cos a x | + C
∫ sec a x d x = 1 a ln | sec a x + tan a x | + C
∫ sec n a x d x = sec n − 1 a x sin a x a ( n − 1 ) + n − 2 n − 1 ∫ sec n − 2 a x d x (for n ≠ 1 )
∫ sec n x d x = sec n − 2 x tan x n − 1 + n − 2 n − 1 ∫ sec n − 2 x d x
∫ d x sec x + 1 = x − tan x 2 + C
∫ csc a x d x = 1 a ln | csc a x − cot a x | + C
∫ csc 2 x d x = − cot x + C
∫ csc n a x d x = − csc n − 1 a x cos a x a ( n − 1 ) + n − 2 n − 1 ∫ csc n − 2 a x d x (for n ≠ 1 )
∫ cot a x d x = 1 a ln | sin a x | + C
∫ cot n a x d x = − 1 a ( n − 1 ) cot n − 1 a x − ∫ cot n − 2 a x d x (for n ≠ 1 )
∫ d x 1 + cot a x = ∫ tan a x d x tan a x + 1
∫ d x 1 − cot a x = ∫ tan a x d x tan a x − 1
∫ d x cos a x ± sin a x = 1 a 2 ln | tan ( a x 2 ± π 8 ) | + C
∫ d x ( cos a x ± sin a x ) 2 = 1 2 a tan ( a x ∓ π 4 ) + C
∫ d x ( cos x + sin x ) n = 1 n − 1 ( sin x − cos x ( cos x + sin x ) n − 1 − 2 ( n − 2 ) ∫ d x ( cos x + sin x ) n − 2 )
∫ cos a x d x cos a x + sin a x = x 2 + 1 2 a ln | sin a x + cos a x | + C
∫ cos a x d x cos a x − sin a x = x 2 − 1 2 a ln | sin a x − cos a x | + C
∫ sin a x d x cos a x + sin a x = x 2 − 1 2 a ln | sin a x + cos a x | + C
∫ sin a x d x cos a x − sin a x = − x 2 − 1 2 a ln | sin a x − cos a x | + C
∫ cos a x d x sin a x ( 1 + cos a x ) = − 1 4 a tan 2 a x 2 + 1 2 a ln | tan a x 2 | + C
∫ cos a x d x sin a x ( 1 + − cos a x ) = − 1 4 a cot 2 a x 2 − 1 2 a ln | tan a x 2 | + C
∫ sin a x d x cos a x ( 1 + sin a x ) = 1 4 a cot 2 ( a x 2 + π 4 ) + 1 2 a ln | tan ( a x 2 + π 4 ) | + C
∫ sin a x d x cos a x ( 1 − sin a x ) = 1 4 a tan 2 ( a x 2 + π 4 ) − 1 2 a ln | tan ( a x 2 + π 4 ) | + C
∫ sin a x cos a x d x = 1 2 a sin 2 a x + C
∫ sin a 1 x cos a 2 x d x = − cos ( a 1 + a 2 ) x 2 ( a 1 + a 2 ) − cos ( a 1 − a 2 ) x 2 ( a 1 − a 2 ) + C (for | a 1 | ≠ | a 2 | )
∫ sin n a x cos a x d x = 1 a ( n + 1 ) sin n + 1 a x + C (for n ≠ − 1 )
∫ sin a x cos n a x d x = − 1 a ( n + 1 ) cos n + 1 a x + C (for n ≠ − 1 )
∫ sin n a x cos m a x d x = − sin n − 1 a x cos m + 1 a x a ( n + m ) + n − 1 n + m ∫ sin n − 2 a x cos m a x d x (for m , n > 0 )
also: ∫ sin n a x cos m a x d x = sin n + 1 a x cos m − 1 a x a ( n + m ) + m − 1 n + m ∫ sin n a x cos m − 2 a x d x (for m , n > 0 )
∫ d x sin a x cos a x = 1 a ln | tan a x | + C
∫ d x sin a x cos n a x = 1 a ( n − 1 ) cos n − 1 a x + ∫ d x sin a x cos n − 2 a x (for n ≠ 1 )
∫ d x sin n a x cos a x = − 1 a ( n − 1 ) sin n − 1 a x + ∫ d x sin n − 2 a x cos a x (for n ≠ 1 )
∫ sin a x d x cos n a x = 1 a ( n − 1 ) cos n − 1 a x + C (for n ≠ 1 )
∫ sin 2 a x d x cos a x = − 1 a sin a x + 1 a ln | tan ( π 4 + a x 2 ) | + C
∫ sin 2 a x d x cos n a x = sin a x a ( n − 1 ) cos n − 1 a x − 1 n − 1 ∫ d x cos n − 2 a x (for n ≠ 1 )
∫ sin n a x d x cos a x = − sin n − 1 a x a ( n − 1 ) + ∫ sin n − 2 a x d x cos a x (for n ≠ 1 )
∫ sin n a x d x cos m a x = sin n + 1 a x a ( m − 1 ) cos m − 1 a x − n − m + 2 m − 1 ∫ sin n a x d x cos m − 2 a x (for m ≠ 1 )
also: ∫ sin n a x d x cos m a x = − sin n − 1 a x a ( n − m ) cos m − 1 a x + n − 1 n − m ∫ sin n − 2 a x d x cos m a x (for m ≠ n )
also: ∫ sin n a x d x cos m a x = sin n − 1 a x a ( m − 1 ) cos m − 1 a x − n − 1 m − 1 ∫ sin n − 2 a x d x cos m − 2 a x (for m ≠ 1 )
∫ cos a x d x sin n a x = − 1 a ( n − 1 ) sin n − 1 a x + C (for n ≠ 1 )
∫ cos 2 a x d x sin a x = 1 a ( cos a x + ln | tan a x 2 | ) + C
∫ cos 2 a x d x sin n a x = − 1 n − 1 ( cos a x a sin n − 1 a x ) + ∫ d x sin n − 2 a x ) (for n ≠ 1 )
∫ cos n a x d x sin m a x = − cos n + 1 a x a ( m − 1 ) sin m − 1 a x − n − m − 2 m − 1 ∫ cos n a x d x sin m − 2 a x (for m ≠ 1 )
also: ∫ cos n a x d x sin m a x = cos n − 1 a x a ( n − m ) sin m − 1 a x + n − 1 n − m ∫ cos n − 2 a x d x sin m a x (for m ≠ n )
also: ∫ cos n a x d x sin m a x = − cos n − 1 a x a ( m − 1 ) sin m − 1 a x − n − 1 m − 1 ∫ cos n − 2 a x d x sin m − 2 a x (for m ≠ 1 )
∫ sin a x tan a x d x = 1 a ( ln | sec a x + tan a x | − sin a x ) + C
∫ tan n a x d x sin 2 a x = 1 a ( n − 1 ) tan n − 1 ( a x ) + C (for n ≠ 1 )
∫ tan n a x d x cos 2 a x = 1 a ( n + 1 ) tan n + 1 a x + C (for n ≠ − 1 )
∫ cot n a x d x sin 2 a x = 1 a ( n + 1 ) cot n + 1 a x + C (for n ≠ − 1 )
∫ cot n a x d x cos 2 a x = 1 a ( 1 − n ) tan 1 − n a x + C (for n ≠ 1 )
∫ − c c sin x d x = 0
∫ − c c cos x d x = 2 ∫ 0 c cos x d x = 2 ∫ − c 0 cos x d x = 2 sin c
∫ − c c tan x d x = 0
∫ − a 2 a 2 x 2 cos 2 n π x a d x = a 3 ( n 2 π 2 − 6 ) 2 4 n 2 π 2 (for n = 1 , 3 , 5 . . . )
Tích phân hàm lượng giác ngược
Dưới đây là danh sách các tích phân với hàm lượng giác ngược .
∫ arcsin x c d x = x arcsin x c + c 2 − x 2
∫ x arcsin x c d x = ( x 2 2 − c 2 4 ) arcsin x c + x 4 c 2 − x 2
∫ x 2 arcsin x c d x = x 3 3 arcsin x c + x 2 + 2 c 2 9 c 2 − x 2
∫ x n sin − 1 x d x = 1 n + 1 ( x n + 1 sin − 1 x
+ x n 1 − x 2 − n x n − 1 sin − 1 x n − 1 + n ∫ x n − 2 sin − 1 x d x )
∫ arccos x c d x = x arccos x c − c 2 − x 2
∫ x arccos x c d x = ( x 2 2 − c 2 4 ) arccos x c − x 4 c 2 − x 2
∫ x 2 arccos x c d x = x 3 3 arccos x c − x 2 + 2 c 2 9 c 2 − x 2
∫ arctan x c d x = x arctan x c − c 2 ln ( c 2 + x 2 )
∫ x arctan x c d x = c 2 + x 2 2 arctan x c − c x 2
∫ x 2 arctan x c d x = x 3 3 arctan x c − c x 2 6 + c 3 6 ln c 2 + x 2
∫ x n arctan x c d x = x n + 1 n + 1 arctan x c − c n + 1 ∫ x n + 1 d x c 2 + x 2 ( n ≠ 1 )
∫ arcsec x c d x = x arcsec x c + x c | x | ln | x ± x 2 − 1 |
∫ x arcsec x d x = 1 2 ( x 2 arcsec x − x 2 − 1 )
∫ x n arcsec x d x = 1 n + 1 ( x n + 1 arcsec x − 1 n ( x n − 1 x 2 − 1
+ ( 1 − n ) ( x n − 1 arcsec x + ( 1 − n ) ∫ x n − 2 arcsec x d x ) ) )
∫ a r c c o t x c d x = x a r c c o t x c + c 2 ln ( c 2 + x 2 )
∫ x a r c c o t x c d x = c 2 + x 2 2 a r c c o t x c + c x 2
∫ x 2 a r c c o t x c d x = x 3 3 a r c c o t x c + c x 2 6 − c 3 6 ln ( c 2 + x 2 )
∫ x n a r c c o t x c d x = x n + 1 n + 1 a r c c o t x c + c n + 1 ∫ x n + 1 d x c 2 + x 2 ( n ≠ 1 )
Hoán chuyển tích phân
Phép toán giải tích của một tích phân xác định dùng trong việc Hoán chuyển hệ tóan bao gồm 2 lọai hóan chuyển Hoán chuyển Laplace và Hoán chuyển Fourier
Hoán chuyển Laplace
Hoán chuyển Laplace là phép toán tích phân dùng trong việc hoán chuyển hệ thời gian t sang hệ Laplace s dùng công thức sau
ℒ { f ( t ) } = F ( s ) = ∫ 0 − ∞ f ( t ) e − s t d t
Hàm số hệ thời gian
Hàm số tương dương hệ số Laplace
f ( t ) − − > F ( s )
ℒ { f ( t ) } = F ( s ) = ∫ 0 − ∞ f ( t ) e − s t d t
d n d t n f ( t )
s n f ( t )
∫ n f ( t ) d t n
− s n f ( t )
Thí dụ
Công cụ điện
Hàm số hệ thời gian
Hàm số tương dương hệ số Laplace
Điện thế tụ điện
v C = 1 C ∫ i ( t ) d t
− 1 C s i ( t )
Dòng điện tụ điện
i C = C d d t v ( t )
s C v ( t )
Điện thế cuộn từ
v L = L d d t i ( t ) d t
s L i ( t )
Dòng điện cuộn từ
i L = 1 L ∫ v ( t )
− 1 L s v ( t )
Biến đổi Laplace ngược
Biến đổi Laplace ngược giúp chúng ta tìm lại hàm gốc f(t) từ hàm ảnh F(s)
ℒ − 1 { F ( s ) } = f ( t ) = 1 2 π i ∫ γ − i ∞ γ + i ∞ e s t F ( s ) d s
Hoán Chuyển Fourier
Phép biến đổi Fourier là cách tiếp cận miền tần số cho các tín hiệu thời gian liên tục bất kể hệ thống có ổn định hay không ổn định. Phép biến đổi Laplace của hàm số f(t) , được định nghĩa cho tất cả số thực t ≥ 0 , là hàm số F(jω) , Đó là một biến đổi đơn phương được định nghĩa bởi:
ℒ { f ( t ) } = F ( s ) = ∫ 0 − ∞ f ( t ) e − j ω t d t
Trong đó
s là biến số phức cho bởi s = σ + j ω
s là miền tần số và có đơn vị là nghịch đảo của giây (second) s − 1
Hàm số hệ thời gian
Hàm số tương dương hệ số Laplace
f ( t ) − − > F ( s )
ℒ { f ( t ) } = F ( s ) = ∫ 0 − ∞ f ( t ) e − j ω t d t
d n d t n f ( t )
j ω n f ( t )
∫ n f ( t ) d t n
− j ω n f ( t )
Thí dụ
Công cụ điện
Hàm số hệ thời gian
Hàm số tương dương hệ số Laplace
Điện thế tụ điện
v C = 1 C ∫ i ( t ) d t
− 1 C j ω i ( t )
Dòng điện tụ điện
i C = C d d t v ( t )
j ω C v ( t )
Điện thế cuộn từ
v L = L d d t i ( t ) d t
ω L i ( t )
Dòng điện cuộn từ
i L = 1 L ∫ v ( t )
− 1 L j ω v ( t )
Ứng dụng
Hoán Chuyển Laplace
Định nghỉa
f ( t ) − > F ( s ) . ℒ { f ( t ) } = F ( s ) = ∫ 0 − ∞ f ( t ) e − s t d t
Thí dụ
Time domain
Laplace domain
d d t
s
d d t f ( t )
s f ( t )
d n d t n f ( t )
s n f ( t )
∫ d t
1 s = − s
∫ f ( t ) d t
1 s f ( t ) = − s f ( t )
Hoán Chuyển Fourier
Định nghỉa
f ( t ) − > F ( j ω ) . ℒ { f ( t ) } = F ( s ) = ∫ 0 − ∞ f ( t ) e − j ω t d t
Thí dụ
Time domain
Fourier
d d t
j ω
d d t f ( t )
j ω f ( t )
d n d t n f ( t )
s n f ( t )
∫ d t
1 j ω = − j ω
∫ f ( t ) d t
1 j ω f ( t ) = − s f ( t )
Ứng dụng hoán chuyển tích phân
Hệ thời gian
Hệ Laplace
Hệ Fourier
Hệ Góc độ
d d t
s
j ω
ω ∠ 9 0 o
∫ d t
1 s
1 j ω
1 ω ∠ − 9 0 o
Thí dụ
v L = L d i L d t
v L = s L . Hoán chuyển hệ Laplace
v L = j ω L . Hoán chuyển hệ Fourier
v L = ω L ∠ 9 0 o . Hoán chuyển hệ góc độ
i L = 1 L ∫ v L d t
i L = 1 s L . Hoán chuyển hệ Laplace
i L = 1 j ω L . Hoán chuyển hệ Fourier
i L = 1 ω L ∠ 9 0 o . Hoán chuyển hệ góc độ