Первообразная, её свойства и таблица первообразных

Понятие первообразной

Первообразная функции f(x) — это функция F(x), производная которой равна f(x) на данном интервале. То есть F'(x) = f(x). Первообразная называется также неопределённым интегралом функции f(x) и обозначается символом интеграла:

∫ f(x) dx = F(x) + C

где C — произвольная константа интегрирования, поскольку производная любой константы равна нулю.

Основные свойства первообразной

Первообразные функций обладают рядом свойств, которые облегчают их вычисление:

1. Линейность интегрирования

Первообразная суммы функций равна сумме первообразных этих функций, а константу можно выносить за знак интеграла:

∫ (a * f(x) + b * g(x)) dx = a * ∫ f(x) dx + b * ∫ g(x) dx

где a и b — константы.

2. Первообразная производной

Если F(x) — первообразная функции f(x), то для F'(x) = f(x) справедливо:

∫ f(x) dx = F(x) + C

3. Произведение постоянной на функцию

Константа, умноженная на функцию, интегрируется как произведение этой константы и первообразной функции:

∫ c * f(x) dx = c * ∫ f(x) dx

Таблица основных первообразных

Ниже представлена таблица часто используемых первообразных для стандартных функций:

Функция Первообразная
f(x) = xⁿ (при n ≠ -1) F(x) = xⁿ⁺¹ / (n + 1) + C
f(x) = 1/x F(x) = ln|x| + C
f(x) = eˣ F(x) = eˣ + C
f(x) = aˣ F(x) = aˣ / ln(a) + C (при a > 0)
f(x) = sin(x) F(x) = -cos(x) + C
f(x) = cos(x) F(x) = sin(x) + C
f(x) = sec²(x) F(x) = tan(x) + C
f(x) = 1 / (1 + x²) F(x) = arctan(x) + C
f(x) = 1 / √(1 - x²) F(x) = arcsin(x) + C
f(x) = ch(x) F(x) = sh(x) + C
f(x) = sh(x) F(x) = ch(x) + C

Пример

Рассмотрим нахождение первообразной функции f(x) = 3x²:

Заключение

Первообразная функции — это функция, производная которой равна данной функции. Основные свойства первообразных и таблица интегралов облегчают процесс интегрирования, позволяя быстро находить решения для типичных функций.