常见函数的原函数

教育知识 2026-02-19 21:20:01 韩超炎

常见函数的原函数】在微积分中,求一个函数的原函数是积分运算的核心内容之一。原函数指的是一个函数的不定积分,即如果 $ F(x) $ 是 $ f(x) $ 的原函数,则有 $ F'(x) = f(x) $。掌握常见函数的原函数对于理解和应用积分具有重要意义。

以下是一些常见函数及其对应的原函数的总结,便于快速查阅和记忆。

一、基本初等函数的原函数

函数 $ f(x) $ 原函数 $ F(x) $ 备注
$ x^n $ $ \frac{x^{n+1}}{n+1} + C $($ n \neq -1 $) $ C $ 为积分常数
$ \frac{1}{x} $ $ \lnx + C $ 仅适用于 $ x \neq 0 $
$ e^x $ $ e^x + C $ 指数函数的导数与原函数相同
$ a^x $ $ \frac{a^x}{\ln a} + C $($ a > 0, a \neq 1 $) 以任意正数为底的指数函数
$ \sin x $ $ -\cos x + C $ 三角函数的基本积分
$ \cos x $ $ \sin x + C $ 三角函数的基本积分
$ \tan x $ $ -\ln\cos x + C $ 注意定义域限制
$ \cot x $ $ \ln\sin x + C $ 注意定义域限制
$ \sec^2 x $ $ \tan x + C $ 三角函数的导数关系
$ \csc^2 x $ $ -\cot x + C $ 三角函数的导数关系

二、一些特殊函数的原函数

函数 $ f(x) $ 原函数 $ F(x) $ 备注
$ \frac{1}{x^2 + a^2} $ $ \frac{1}{a} \arctan\left(\frac{x}{a}\right) + C $ 与反正切函数相关
$ \frac{1}{x^2 - a^2} $ $ \frac{1}{2a} \ln\left\frac{x - a}{x + a}\right + C $ 可用分式分解法
$ \sqrt{x^2 + a^2} $ $ \frac{x}{2} \sqrt{x^2 + a^2} + \frac{a^2}{2} \ln\left(x + \sqrt{x^2 + a^2}\right) + C $ 通常需要换元或查表
$ \sqrt{a^2 - x^2} $ $ \frac{x}{2} \sqrt{a^2 - x^2} + \frac{a^2}{2} \arcsin\left(\frac{x}{a}\right) + C $ 与反三角函数有关
$ \frac{1}{\sqrt{x^2 + a^2}} $ $ \ln\left(x + \sqrt{x^2 + a^2}\right) + C $ 与双曲函数相关

三、小结

掌握这些常见函数的原函数有助于提高积分运算的效率,尤其是在处理实际问题时。虽然部分复杂函数的原函数可能需要通过换元、分部积分或查表来获得,但基础函数的原函数是构建更复杂积分知识体系的重要基石。

建议在学习过程中多做练习题,熟悉不同类型的积分方法,并结合图像理解原函数与被积函数之间的关系,从而加深对积分本质的理解。

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