微积分的基本公式主要包括以下几类:
基本导数公式
$d(C) = 0$ (C为常数)
$d(x^n) = nx^{n-1}dx$
$d(ax) = adx$
$d(e^x) = e^x dx$
$d(\ln x) = \frac{1}{x}dx$
$d(\sin x) = \cos x dx$
$d(\cos x) = -\sin x dx$
$d(\tan x) = \sec^2 x dx$
$d(\cot x) = -\csc^2 x dx$
$d(\sec x) = \sec x \tan x dx$
$d(\csc x) = -\csc x \cot x dx$
基本积分公式
$\int x^n dx = \frac{x^{n+1}}{n+1} + C$ ($n \neq -1$)
$\int \frac{1}{x} dx = \ln|x| + C$
$\int a^x dx = \frac{a^x}{\ln a} + C$
$\int e^x dx = e^x + C$
$\int \cos x dx = \sin x + C$
$\int \sin x dx = -\cos x + C$
$\int \sec^2 x dx = \tan x + C$
$\int \csc^2 x dx = -\cot x + C$
$\int \sec x \tan x dx = \sec x + C$
$\int \csc x \cot x dx = -\csc x + C$
$\int \frac{1}{\sqrt{1-x^2}} dx = \arcsin x + C$
牛顿-莱布尼茨公式 (微积分基本定理):
如果函数 $f(x)$ 在区间 $[a, b]$ 上连续,并且存在原函数 $F(x)$,则 $\int_{a}^{b} f(x) dx = F(b) - F(a)$
格林公式
将封闭曲线积分化为区域内的二重积分,即 $\oint_C Pdx + Qdy = \iint_D \left( \frac{\partial Q}{\partial x} - \frac{\partial P}{\partial y} \right) dA$,其中 $C$ 是闭合曲线,$D$ 是由 $C$ 所围成的区域,$P$ 和 $Q$ 是向量场 $\vec{F} = (P, Q)$ 的分量函数
高斯公式
将曲面积分化为区域内的三重积分,即 $\iint_S \vec{F} \cdot d\vec{S} = \iiint_V \left( \frac{\partial P}{\partial x} + \frac{\partial Q}{\partial y} + \frac{\partial R}{\partial z} \right) dV$,其中 $S$ 是曲面,$V$ 是由 $S$ 所围成的区域,$\vec{F} = (P, Q, R)$ 是向量场
斯托克斯公式
与旋度有关,将向量场的旋度线积分化为曲面积分,即 $\oint_C \vec{F} \cdot d\vec{r} = \iint_S (
abla \times \vec{F}) \cdot d\vec{S}$,其中 $C$ 是闭合曲线,$S$ 是由 $C$ 所围成的曲面,$\vec{F}$ 是向量场
这些公式构成了微积分的基础,广泛应用于数学、物理、工程等领域。