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微积分的基本公式有哪些

微积分的基本公式有哪些

微积分的基本公式主要包括以下几类:

1. 牛顿-莱布尼茨公式 (微积分基本定理):

如果函数 \\( f \\) 在区间 \\([a, b] \\) 上连续,且 \\( F \\) 是 \\( f \\) 的一个原函数,则定积分 \\(\\int_{a}^{b} f(x) \\, dx = F(b) - F(a)\\)。

2. 基本积分公式 (不定积分):

\\(\\int x^n \\, dx = \\frac{x^{n+1}}{n+1} + C\\),其中 \\( n

eq -1\\)

\\(\\int \\frac{1}{x} \\, dx = \\ln|x| + C\\)

\\(\\int a^x \\, dx = \\frac{a^x}{\\ln a} + C\\),其中 \\( a > 0 \\text{ 且 } a

eq 1\\)

\\(\\int e^x \\, dx = e^x + C\\)

\\(\\int \\cos x \\, dx = \\sin x + C\\)

\\(\\int \\sin x \\, dx = -\\cos x + C\\)

\\(\\int \\sec^2 x \\, dx = \\tan x + C\\)

\\(\\int \\csc^2 x \\, dx = -\\cot x + C\\)

\\(\\int \\sec x \\tan x \\, dx = \\sec x + C\\)

\\(\\int \\csc x \\cot x \\, dx = -\\csc x + C\\)

3. 格林公式 (平面曲线积分转化为二重积分):

如果函数 \\( P(x, y) \\) 和 \\( Q(x, y) \\) 在简单闭曲线 \\( C \\) 所围成的区域 \\( D \\) 上具有连续偏导数,则 \\(\\oint_C P \\, dx + Q \\, dy = \\iint_D \\left( \\frac{\\partial Q}{\\partial x} - \\frac{\\partial P}{\\partial y} \\right) \\, dA\\)。

4. 高斯公式 (曲面积分化为三重积分):

如果函数 \\( P(x, y, z) \\) 和 \\( Q(x, y, z) \\) 在简单封闭曲面 \\( S \\) 所围成的区域 \\( V \\) 上具有连续偏导数,则 \\(\\iiint_V \\left( \\frac{\\partial P}{\\partial x} + \\frac{\\partial Q}{\\partial y} + \\frac{\\partial R}{\\partial z} \\right) \\, dV = \\iint_S (P \\, dS + Q \\, d\\vec{n} + R \\, d\\vec{m})\\),其中 \\(\\vec{n} \\) 和 \\(\\vec{m}\\) 分别是 \\( S \\) 的外法向量和内法向量。

5. 斯托克斯公式 (与旋度有关):

如果向量场 \\(\\vec{F} = P \\vec{i} + Q \\vec{j} + R \\vec{k}\\),则 \\(\\iint_S \\nabla \\times \\vec{F} \\cdot d\\vec{S} = \\iiint_V \\text{div} \\vec{F} \\, dV\\),其中 \\(\\text{div} \\vec{F} = \\frac{\\partial P}{\\partial x} + \\frac{\\partial Q}{\\partial y} + \\frac{\\partial R}{\\partial z}\\)。

这些公式构成了微积分的核心,它们在数学、物理和工程学等地方有着广泛的应用。

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