Przejdź do treści

Tablica całek - wzory na całki nieoznaczone

Najważniejsze wzory na całki

xndx=xn+1n+1+C  (n1)1xdx=lnx+C\int x^n \, dx = \frac{x^{n+1}}{n+1} + C \ \ (n \ne -1) \qquad \int \frac{1}{x} \, dx = \ln|x| + C

exdx=ex+Csinxdx=cosx+Ccosxdx=sinx+C\int e^x \, dx = e^x + C \qquad \int \sin x \, dx = -\cos x + C \qquad \int \cos x \, dx = \sin x + C

uvdx=uvuvdxabf(x)dx=F(b)F(a)\int u \, v' \, dx = u v - \int u' v \, dx \qquad \int_a^b f(x) \, dx = F(b) - F(a)

Całka nieoznaczona funkcji ff to zbiór wszystkich jej funkcji pierwotnych, czyli takich funkcji FF, że F(x)=f(x)F'(x) = f(x). Zapisujemy f(x)dx=F(x)+C\int f(x) \, dx = F(x) + C, gdzie CC to dowolna stała. Każdy wzór z tablicy można więc sprawdzić, licząc pochodną prawej strony - wzory na pochodne zebrane są w tablicy pochodnych.

Całki funkcji potęgowych

Całki funkcji wykładniczych i logarytmicznych

Całki funkcji trygonometrycznych

Całki prowadzące do funkcji cyklometrycznych i logarytmu

Dla stałej a>0a > 0:

Własności całki nieoznaczonej

Całka jest liniowa - stałą można wyciągnąć przed znak całki, a całkę sumy rozbić na sumę całek:

(αf(x)+βg(x))dx=αf(x)dx+βg(x)dx.\int \big(\alpha f(x) + \beta g(x)\big) \, dx = \alpha \int f(x) \, dx + \beta \int g(x) \, dx.

Przykład. (3x24x+5)dx=x32x2+5x+C.\displaystyle\int (3x^2 - 4x + 5) \, dx = x^3 - 2x^2 + 5x + C.

Uwaga: nie ma prostego wzoru na całkę iloczynu ani ilorazu - do tego służą dwie metody poniżej.

Całkowanie przez podstawienie

Jeśli pod całką występuje funkcja wewnętrzna g(x)g(x) razy jej pochodna, podstawiamy t=g(x)t = g(x), dt=g(x)dxdt = g'(x) \, dx:

f(g(x))g(x)dx=f(t)dt.\int f\big(g(x)\big) \, g'(x) \, dx = \int f(t) \, dt.

Przykład. 2xcos(x2)dx\displaystyle\int 2x \cos(x^2) \, dx. Podstawiamy t=x2t = x^2, dt=2xdxdt = 2x \, dx:

costdt=sint+C=sin(x2)+C.\int \cos t \, dt = \sin t + C = \sin(x^2) + C.

Przykład. xex2dx\displaystyle\int x e^{x^2} \, dx. Podstawiamy t=x2t = x^2, dt=2xdxdt = 2x \, dx, czyli xdx=12dtx \, dx = \frac{1}{2} dt:

12etdt=12ex2+C.\frac{1}{2} \int e^t \, dt = \frac{1}{2} e^{x^2} + C.

Całkowanie przez części

Wzór wynika z pochodnej iloczynu (uv)=uv+uv(uv)' = u'v + uv':

uvdx=uvuvdx.\int u \, v' \, dx = u v - \int u' v \, dx.

Za uu bierzemy tę funkcję, która po zróżniczkowaniu się upraszcza (np. xx, lnx\ln x).

Przykład. xexdx\displaystyle\int x e^x \, dx. Niech u=xu = x, v=exv' = e^x, czyli u=1u' = 1, v=exv = e^x:

xexdx=xexexdx=xexex+C=(x1)ex+C.\int x e^x \, dx = x e^x - \int e^x \, dx = x e^x - e^x + C = (x - 1) e^x + C.

Przykład. lnxdx\displaystyle\int \ln x \, dx. Niech u=lnxu = \ln x, v=1v' = 1, czyli u=1xu' = \frac{1}{x}, v=xv = x:

lnxdx=xlnxx1xdx=xlnxx+C.\int \ln x \, dx = x \ln x - \int x \cdot \frac{1}{x} \, dx = x \ln x - x + C.

Całka oznaczona

Całkę oznaczoną liczy się ze wzoru Newtona-Leibniza: jeśli FF jest funkcją pierwotną ff, to

abf(x)dx=F(b)F(a).\int_a^b f(x) \, dx = F(b) - F(a).

Stała CC się skraca, więc przy całce oznaczonej jej nie piszemy. Dla funkcji nieujemnej całka oznaczona to pole obszaru pod wykresem na przedziale [a,b][a, b].

Przykład. 02x2dx=[x33]02=830=83\displaystyle\int_0^2 x^2 \, dx = \left[\frac{x^3}{3}\right]_0^2 = \frac{8}{3} - 0 = \frac{8}{3}. Tyle wynosi pole pod parabolą y=x2y = x^2 nad odcinkiem [0,2][0, 2].

Przykład. 0πsinxdx=[cosx]0π=1(1)=2.\displaystyle\int_0^{\pi} \sin x \, dx = \big[-\cos x\big]_0^{\pi} = 1 - (-1) = 2.

Najczęstsze pytania

Skąd się bierze stała C w całce nieoznaczonej? Funkcje różniące się o stałą mają tę samą pochodną: (x2)=(x2+7)=2x(x^2)' = (x^2 + 7)' = 2x. Całka nieoznaczona to cała rodzina funkcji pierwotnych, a CC opisuje wszystkie naraz.

Ile wynosi całka z 1/x?1xdx=lnx+C\int \frac{1}{x} \, dx = \ln|x| + C. Wartość bezwzględna jest potrzebna, bo 1x\frac{1}{x} jest określone także dla x<0x < 0, a logarytm tylko dla liczb dodatnich.

Ile wynosi całka z e do x?exdx=ex+C\int e^x \, dx = e^x + C. Dla innej podstawy axdx=axlna+C\int a^x \, dx = \frac{a^x}{\ln a} + C.

Ile wynosi całka z ln x?lnxdx=xlnxx+C\int \ln x \, dx = x \ln x - x + C - liczy się ją przez części, biorąc u=lnxu = \ln x i v=1v' = 1.

Czym różni się całka oznaczona od nieoznaczonej? Nieoznaczona to rodzina funkcji (F(x)+CF(x) + C), oznaczona - jedna liczba (F(b)F(a)F(b) - F(a)), która dla funkcji nieujemnej jest polem pod wykresem.

Jak sprawdzić, czy całka jest policzona dobrze? Zróżniczkuj wynik. Jeśli pochodna wyniku jest równa funkcji spod całki, wynik jest poprawny, np. ((x1)ex)=ex+(x1)ex=xex\big((x - 1)e^x\big)' = e^x + (x - 1)e^x = x e^x.

Podsumowanie