人工智能数学基础--不定积分1:概念与性质

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了人工智能数学基础--不定积分1:概念与性质相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

一、引言

导数运算是根据一个函数求该函数对应导数的运算,导数本质上反映了函数在函数某点的运动态势,而不定积分则是根据一个已知的导函数求原函数,因此二者可以说是逆运算。

二、定义

2.1、 原函数定义

如果在区间I上,可导函数F(x)的导函数为(x),即对任一x∈I,都有:

F’(x)=f(x) 或 dF(x)=f(x)dx,

那么函数F(x)就称为f(x)(或f(x)dx)在区间I上的一个原函数

2.2、原函数存在定理

定理:如果函数f(x)在区间I上连续,那么在区间I上存在可导函数F(x),使对任一x∈I都有:

F’(x)=f(x)。

简单地说就是:连续函数一定有原函数

2.3、不定积分定义

如果f(x)在区间I上有原函数,即有一个函数F(x),使对任一x∈I,都有F’(x)=f(x),那么,对任何常数C,显然也有:

[F(x)+C]’=f(x)

即对任何常数C,函数F(x)+C也是f(x)的原函数**。这说明**,如果f(x)有一个原函数,那么f(x)就有无限多个原函数。

定义:
在区间I上,函数f(x)的带有任意常数项的原函数称为f(x)(或f(x)dx)在区间I上的不定积分,记作:

在这里插入图片描述

其中记号 ∫ 称为积分号,f(x)称为被积函数,f(x)dx称为被积表达式,x称为
分变量

由此定义及前面的说明可知,如果F(x)是f(x)在区间I上的一个原函数,那么F(x)+C就是f(x)的不定积分,即:∫ f(x)dx=F(x)+C

因而不定积分∫ f(x)dx可以表示f(x)的任意一个原函数。

函数f(x)对应的原函数几何图形称为f(x)的积分曲线

由不定积分的定义可知:不定积分∫ f(x)dx是f(x)的原函数,所以:
在这里插入图片描述

或:

d[∫f(x)dx] = f(x)dx

d[∫F’(x)dx]=∫dF(x)=F(x)+C

由此可见,微分运算(以记号d表示)与求不定积分的运算是互逆的,当记号d与∫连在一起时,要么相互抵消,要么抵消后差一个常数。

三、基本积分表

从导数运算可以推导出积分运算,以下十三个基本积分公式是不定积分的基础,必须熟记:

在这里插入图片描述
另外针对双曲函数(请参考《人工智能数学基础11:集合、函数及相关概念补充》)有如下积分公式:
在这里插入图片描述
下面是在基本积分公式基础上扩展出来的几个常用公式:
在这里插入图片描述

四、不定积分的性质

  1. 性质1:如果两个函数的不定积分都存在,则两个函数和的不定积分等于各自不定积分的和,即:
    在这里插入图片描述
  2. 性质2: 函数与常数的乘积的不定积分等于常数与函数不定积分的乘积,即:
    在这里插入图片描述

五、小结

本文介绍了不定积分的概念、性质以及基本的不定积分表,需要注意不定积分的运算公式只有加法和数乘的,没有象导数和微分那样还有乘除等运算公式。

说明:

本文内容是老猿学习同济版高数的总结,有需要原教材电子版以及OpenCV、Python基础知识、、图像处理原理介绍相关电子资料,或对文章内有有疑问咨询的,请扫博客首页左边二维码加微信公号,根据加微信公号后的自动回复操作。

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