$\int$ $e^{x}$ $\mathrm{d} x$ 的积分公式(B006)

问题

[$\textcolor{Orange}{\int e^{x} \mathrm{d} x}$] 的积分该怎么计算?

选项

[A].   $\int$ $e^{x}$ $\mathrm{d} x$ $=$ $e^{x}$

[B].   $\int$ $e^{x}$ $\mathrm{d} x$ $=$ $e^{x}$ $+$ $C$

[C].   $\int$ $e^{x}$ $\mathrm{d} x$ $=$ $-e^{-x}$ $+$ $C$

[D].   $\int$ $e^{x}$ $\mathrm{d} x$ $=$ $e^{-x}$ $+$ $C$


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$$\int \textcolor{Red}{e^{x}} \mathrm{d} x =$$ $$\textcolor{Red}{e^{x}} + \textcolor{Yellow}{C}.$$其中,$e$ 为自然对数的底数,其值约为 $2.71828$, $C$ 表示任意常数.

基本积分公式:

$\int$ $a^{-x}$ $\mathrm{d} x$ 的积分公式(B006)

问题

[$\textcolor{Orange}{\int a^{-x} \mathrm{d} x}$] 的积分该怎么计算?

选项

[A].   $\int$ $a^{-x}$ $\mathrm{d} x$ $=$ $\frac{a^{x}}{\ln a}$ $+$ $C$

[B].   $\int$ $a^{-x}$ $\mathrm{d} x$ $=$ $\frac{a^{-x}}{\ln a}$

[C].   $\int$ $a^{-x}$ $\mathrm{d} x$ $=$ $\frac{-a^{-x}}{\ln a}$ $+$ $C$

[D].   $\int$ $a^{-x}$ $\mathrm{d} x$ $=$ $\frac{a^{-x}}{\ln a}$ $+$ $C$


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$$\int \textcolor{Red}{a^{-x}} \mathrm{d} x =$$ $$\textcolor{Green}{\frac{1}{\ln a}} (\textcolor{Red}{-a^{-x}}) + \textcolor{Yellow}{C}.$$其中,$a$ 为常数且 $a$ $>$ $0$, $C$ 为任意常数.

相关公式:$a^{x}$ 的求导公式(B003)

基本积分公式:

$\int$ $a^{x}$ $\mathrm{d} x$ 的积分公式(B006)

问题

[$\textcolor{Orange}{\int a^{x} \mathrm{d} x}$] 的积分该怎么计算?

选项

[A].   $\int$ $a^{x}$ $\mathrm{d} x$ $=$ $\frac{a}{\ln x}$ $+$ $C$

[B].   $\int$ $a^{x}$ $\mathrm{d} x$ $=$ $\frac{x}{\ln a}$ $+$ $C$

[C].   $\int$ $a^{x}$ $\mathrm{d} x$ $=$ $\frac{a^{x}}{\ln a}$

[D].   $\int$ $a^{x}$ $\mathrm{d} x$ $=$ $\frac{a^{x}}{\ln a}$ $+$ $C$


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$$\int \textcolor{Green}{a^{x}} \mathrm{d} x =$$ $$\textcolor{Red}{\frac{1}{\ln a}} \textcolor{Green}{a^{x}} \mathrm{d} x + \textcolor{Yellow}{C}.$$其中,$a$ 为常数且 $a$ $>$ $0$, $C$ 为任意常数.

相关公式:$a^{x}$ 的求导公式(B003)

基本积分公式:

$\int$ $\frac{1}{x}$ $\mathrm{d} x$ 的积分公式(B006)

问题

[$\textcolor{Orange}{\int \frac{1}{x} \mathrm{d} x}$] 的积分该怎么计算?

选项

[A].   $\int$ $\frac{1}{x}$ $\mathrm{d} x$ $=$ $\ln x$

[B].   $\int$ $\frac{1}{x}$ $\mathrm{d} x$ $=$ $\ln |x|$

[C].   $\int$ $\frac{1}{x}$ $\mathrm{d} x$ $=$ $\ln x$ $+$ $C$

[D].   $\int$ $\frac{1}{x}$ $\mathrm{d} x$ $=$ $\ln |x|$ $+$ $C$


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$$\int \frac{1}{\textcolor{Red}{x}} \mathrm{d} x =$$ $$\ln \textcolor{Red}{|x|} + \textcolor{Green}{C}.$$ 其中,$\textcolor{Green}{C}$ 为任意常数.

注意:只有当 $x$ $>$ $0$ 的时候,才会有:$\int$ $\frac{1}{\textcolor{Red}{x}}$ $\mathrm{d} x$ $=$ $\ln \textcolor{Red}{x}$ $+$ $C$.


輔助圖像

积分公式 | 荒原之梦
图 01. 图中为 $y$ $=$ $\ln x$ 的图像,其定义域为 $(0, +\infty]$.

基本积分公式:

$\int$ $x^{k}$ $\mathrm{d} x$ 的积分公式(B006)

问题

[$\textcolor{Orange}{\int x^{k} \mathrm{d} x}$] 的积分该怎么计算?

选项

[A].   $\int$ $x^{k}$ $\mathrm{d} x$ $=$ $\frac{x^{k}}{k}$

[B].   $\int$ $x^{k}$ $\mathrm{d} x$ $=$ $\frac{x^{k}}{k}$ $+$ $C$

[C].   $\int$ $x^{k}$ $\mathrm{d} x$ $=$ $\frac{x^{k+1}}{k+1}$

[D].   $\int$ $x^{k}$ $\mathrm{d} x$ $=$ $\frac{x^{k+1}}{k+1}$ $+$ $C$


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$$\int x^{\textcolor{Red}{k}} \mathrm{d} x =$$ $$\frac{x^{\textcolor{Red}{k+1}}}{\textcolor{Red}{k+1}} + \textcolor{Green}{C}.$$其中,$k$ $\textcolor{Yellow}{\neq}$ $-1$, $C$ 为任意常数.

基本积分公式:

局部微分与积分的相互抵消关系(B006)

问题

微分与积分互为逆运算,下列关于【局部微分】和【积分】相互作用的【关系】中,正确的是哪个?

选项

[A].   $\int$ $\mathrm{d}$ $F(x)$ $=$ $F(x)$ $\mathrm{d} x$ $+$ $C$

[B].   $\int$ $\mathrm{d}$ $F(x)$ $=$ $F(x)$

[C].   $\int$ $\mathrm{d}$ $F(x)$ $\mathrm{d} x$ $=$ $F(x)$ $+$ $C$

[D].   $\int$ $\mathrm{d}$ $F(x)$ $=$ $F(x)$ $+$ $C$

[E].   $\int$ $\mathrm{d}$ $F^{\prime}(x)$ $=$ $F(x)$


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$$\textcolor{Red}{\int \mathrm{d}} F(x) =$$ $$F(x) + \textcolor{Green}{C}.$$


规律:将积分符号 $\textcolor{Red}{\int}$ 和微分符号 $\textcolor{Red}{\mathrm{d}}$ 放在一块就可以相互抵消.

注意:由于微分符号 $\textcolor{Red}{\mathrm{d}}$ 在积分符号 $\textcolor{Red}{\int}$ 的内侧,即“微分”抵消的仅仅是位于其后面的被积函数 $F(x)$ 而不是整个积分,因此,所得的结果中会包含未被抵消掉的,来自积分的常数 $\textcolor{Green}{C}$:
$\int$ $\mathrm{d}$ $F(x)$ $=$ $F(x)$ $+$ $\textcolor{Green}{C}$

整体微分与积分的相互抵消关系(B006)

问题

微分与积分互为逆运算,下列关于【整体微分】和【积分】相互作用的【关系】中,正确的是哪个?

选项

[A].   $\mathrm{d}$ $\int$ $f(x)$ $\mathrm{d} x$ $=$ $f^{\prime}(x)$

[B].   $\mathrm{d}$ $\int$ $f(x)$ $\mathrm{d} x$ $=$ $f(x)$

[C].   $\mathrm{d}$ $\int$ $f(x)$ $\mathrm{d} x$ $=$ $f^{\prime}(x)$ $\mathrm{d} x$

[D].   $\mathrm{d}$ $\int$ $f(x)$ $\mathrm{d} x$ $=$ $f(x)$ $\mathrm{d} x$

[E].   $\mathrm{d}$ $\int$ $f(x)$ $\mathrm{d} x$ $=$ $f(x)$ $\mathrm{d} x$ $+$ $C$


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$$\textcolor{Red}{ \mathrm{d} \int } f(x) \mathrm{d} x =$$ $$f(x) \mathrm{d} x$$


规律:将微分符号 $\textcolor{Red}{ \mathrm{d} }$ 和积分符号 $\textcolor{Red}{ \int }$ 放在一块就可以相互抵消.

注意:由于微分符号 $\textcolor{Red}{ \mathrm{d} }$ 在积分符号 $\textcolor{Red}{ \int }$ 的外侧,即 “微分”抵消的是整个“积分”,因此,在所得的结果中不会包含由“积分”产生的常数 $\textcolor{Green}{C}$:
$\mathrm{d}$ $\int$ $f(x)$ $\mathrm{d} x$ $\textcolor{Yellow}{\neq}$ $f(x)$ $\mathrm{d} x$ $+$ $\textcolor{Green}{C}$

局部求导与积分的相互抵消关系(B006)

问题

求导与积分具有紧密的联系,下列关于【局部求导】和【积分】相互作用的【关系】中,正确的是哪个?

选项

[A].   $\int$ $F^{\prime}(x)$ $\mathrm{d} x$ $=$ $F^{\prime}(x)$ $+$ $C$

[B].   $\int$ $F^{\prime}(x)$ $\mathrm{d} x$ $=$ $F(x)$

[C].   $\int$ $F^{\prime}(x)$ $\mathrm{d} x$ $=$ $F(x)$ $+$ $C$

[D].   $\int$ $F^{\prime}(x)$ $\mathrm{d} x$ $=$ $F(x)$ $\times$ $C$


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$$\textcolor{Red}{\int} F^{\textcolor{Red}{\prime}}(x) \mathrm{d} x =$$ $$\textcolor{Red}{F(x)} + \textcolor{Green}{C}.$$其中,$C$ 为任意常数.

整体求导与积分的相互抵消关系(B006)

问题

求导与积分具有紧密的联系,下列关于【整体求导】和【积分】相互作用的【关系】中,正确的是哪个?

选项

[A].   $\big[$ $\int$ $f(x)$ $\mathrm{d} x$ $\big]$ $=$ $f(x)$ $\mathrm{d} x$

[B].   $\big[$ $\int$ $f(x)$ $\mathrm{d} x$ $\big]’$ $=$ $f(x)$

[C].   $\big[$ $\int$ $f(x)$ $\mathrm{d} x$ $\big]’$ $=$ $f'(x)$

[D].   $\big[$ $\int$ $f(x)$ $\mathrm{d} x$ $\big]’$ $=$ $f(x)$ $\mathrm{d} x$


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$$\big[ \textcolor{Red}{\int} \textcolor{Green}{f(x)} \mathrm{d} x \big] \textcolor{Red}{‘} =$$ $$\textcolor{Green}{f(x)}$$

加减法在不定积分中的运用方式(B006)

问题

根据【不定积分的运算性质】,下列关于【加减法】在不定积分中运用方式的选项,正确的是哪个?

选项

[A].   $\int$ $[$ $f(x)$ $-$ $g(x)$ $]$ $\mathrm{d} x$ $=$ $\int$ $f(x)$ $\mathrm{d} x$ $\div$ $\int$ $g(x)$ $\mathrm{d} x$

[B].   $\int$ $[$ $f(x)$ $+$ $g(x)$ $]$ $\mathrm{d} x$ $=$ $\int$ $f(x)$ $\mathrm{d} x$ $\times$ $\int$ $g(x)$ $\mathrm{d} x$

[C].   $\int$ $[$ $f(x)$ $-$ $g(x)$ $]$ $\mathrm{d} x$ $=$ $\int$ $f(x)$ $\mathrm{d} x$ $+$ $\int$ $g(x)$ $\mathrm{d} x$

[D].   $\int$ $[$ $f(x)$ $+$ $g(x)$ $]$ $\mathrm{d} x$ $=$ $\int$ $f(x)$ $\mathrm{d} x$ $+$ $\int$ $g(x)$ $\mathrm{d} x$


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$\int$ $\big[$ $f_{1}(x)$ $\textcolor{Red}{+}$ $f_{2}(x)$ $\textcolor{Red}{+}$ $\cdots$ $\textcolor{Red}{+}$ $f_{k}(x)$ $\big]$ $\mathrm{d} x$ $=$ $\int$ $f_{1}(x)$ $\mathrm{d} x$ $\textcolor{Red}{+}$ $\int$ $f_{2}(x)$ $\mathrm{d} x$ $\textcolor{Red}{+}$ $\cdots$ $\textcolor{Red}{+}$ $\int$ $f_{k}(x)$ $\mathrm{d} x$.


$\int$ $\big[$ $f_{1}(x)$ $\textcolor{Red}{-}$ $f_{2}(x)$ $\textcolor{Red}{-}$ $\cdots$ $\textcolor{Red}{-}$ $f_{k}(x)$ $\big]$ $\mathrm{d} x$ $=$ $\int$ $f_{1}(x)$ $\mathrm{d} x$ $\textcolor{Red}{-}$ $\int$ $f_{2}(x)$ $\mathrm{d} x$ $\textcolor{Red}{-}$ $\cdots$ $\textcolor{Red}{-}$ $\int$ $f_{k}(x)$ $\mathrm{d} x$.

常数在不定积分中的运算性质(B006)

问题

设 $k$ 为常数且 $k$ $\neq$ $0$, 则根据【不定积分的运算性质】,下列选项中正确的是哪个?

选项

[A].   $\int$ $k$ $f(x)$ $\mathrm{d} x$ $=$ $k f(x)$ $\int$ $f(x)$ $\mathrm{d} x$

[B].   $\int$ $k$ $f(x)$ $\mathrm{d} x$ $=$ $- k$ $\int$ $f(x)$ $\mathrm{d} x$

[C].   $\int$ $k$ $f(x)$ $\mathrm{d} x$ $=$ $\frac{1}{k}$ $\int$ $f(x)$ $\mathrm{d} x$

[D].   $\int$ $k$ $f(x)$ $\mathrm{d} x$ $=$ $k$ $\int$ $f(x)$ $\mathrm{d} x$


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$$\int \textcolor{Red}{k} f(x) \mathrm{d} x =$$ $$\textcolor{Red}{k} \int f(x) \mathrm{d} x =$$ $$\int f(x) \mathrm{d} (\textcolor{Red}{k} x).$$
总结:常数 $\textcolor{Red}{k}$ 除了不能随便进入被积函数 $f(x)$ 本身外,常数 $\textcolor{Red}{k}$ 可以在不改变积分式子值的情况下在积分式子的多个位置随意进出.

不定积分的定义(B006)

问题

根据【不定积分的定义】,下列哪个选项是函数 $f(x)$ 的【不定积分】?
(其中,$C$ 表示任意常数.)

选项

[A].   $F(x)$ $+$ $C$ $=$ $\int_{0}^{x}$ $f(x)$ $\mathrm{d} x$

[B].   $F(x)$ $=$ $\int$ $f(x)$ $\mathrm{d} x$

[C].   $F(x)$ $+$ $C$ $=$ $\int$ $f(x)$

[D].   $F(x)$ $+$ $C$ $=$ $\int$ $f(x)$ $\mathrm{d} x$


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设在区间 $U$ 上,函数 $f(x)$ 的原函数为 $F(x)$, $C$ 为任意常数,则 $F(x)$ $+$ $C$ 就是 $f(x)$ 的不定积分,记作:
$F(x)$ $+$ $C$ $=$ $\int$ $f(x)$ $\mathrm{d} x$ $\color{Red}{\Rightarrow}$ $F(x)$ $=$ $\int$ $f(x)$ $\mathrm{d} x$ + $C$.


輔助圖像

不定积分的定义 | 荒原之梦
图 01.
红色曲线表示 $f(x)$ $=$ $- \sin x$ 在区间 $[-2 \pi, 2 \pi]$ 上的图像
蓝色曲线表示 $F_{1}(x)$ $=$ $\cos x$ $+$ $2$ 在区间 $[-2 \pi, 2 \pi]$ 上的图像
紫色曲线表示 $F_{2}(x)$ $=$ $\cos x$ $-$ $2$ 在区间 $[-2 \pi, 2 \pi]$ 上的图像
其中:
$F_{1}(x)$ $=$ $\int$ $f(x)$ $\mathrm{d} x$
$F_{2}(x)$ $=$ $\int$ $f(x)$ $\mathrm{d} x$

间断点与原函数存在性之间的关系(B006)

问题

包含以下哪些【间断点】的函数一定【没有原函数】?

选项

[A].   无穷间断点

[B].   震荡间断点

[C].   跳跃间断点

[D].   可去间断点


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在定义区间上包含以下类型间断点的函数【一定不存在】原函数(因为包含以下间断点的函数无法进行积分):
可去间断点
跳跃间断点
无穷间断点

此外,包含【震荡间断点】的函数【可能】存在原函数.


輔助圖像

间断点与原函数存在性之间的关系 | 荒原之梦
图 01. 图中的红色直线和蓝色直线表示的是分段函数 $f(x)$ $=$ $\begin{cases} & y=1, x < 0, \\ & y=2, x > 0. \end{cases}$, 其中,$x$ $=$ $0$ 是该分段函数的一个跳跃间断点.

什么样的函数会存在原函数?(B006)

问题

根据【原函数的性质】判断原函数是否存在,以下哪个选项是正确的?

选项

[A].   不可导函数一定存在原函数

[B].   可导函数一定存在原函数

[C].   不连续函数一定存在原函数

[D].   连续函数一定存在原函数


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连续函数一定存在原函数.

解释:
连续函数在其定义域上一定是可积的,因此,根据不定积分的定义可知,连续函数(该函数不一定处处可导)一定存在原函数.
此外,由于可导一定连续,因此,可导函数也一定存在原函数.


輔助圖像

什么样的函数会存在原函数 | 荒原之梦
图 01. 图中蓝色折线是函数 $f(x)$ $=$ $|x|$ 的图像,该函数在原点处并不可导,但是,由于该函数是处处连续的,可以在其定义域内计算其积分(图中紫色区域的面积即是函数 $f(x)$ 的积分值),因此,函数 $f(x)$ 也存在原函数,这个原函数就是图中红色曲线所对应的分段函数 $F(x)$ $=$ \begin{cases} & \frac{x^{2}}{2}, x \geqslant 0, \\ & \frac{-x^{2}}{2}, x < 0. \end{cases}.

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