不定积分模拟计算机

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不定积分模拟计算机

用乘法器,除法器,加法器,减法器可以按照公式进行组合连接,进而计算出积分。

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推导过程可参见《微积分学导论》,1958年版,曹一华,江体乾编译

例1.

            √x

          e     

                 dx

          √x

      2

设x=t    ,则有

            √x               t

          e                 e                 t       t       √x                

                 dx=            2tdt=2       e   dt=2e   +C=2e    +C

          √x                t

例4.

            

           dx                 dx              d(x+3)                 

                  dx=                =                 =arctg9x+3)+C

          2                   2                 2      

x   +6x+10        (x+3)   +1         (x+3)   +1

 

例1.

        3    2              3            2                             

(4x  -2x  -5x-3)dx=4        x   dx-       2x  dx+        5xdx-       3dx   

    

  4         3       2   

     x         x        x

=4        -2       +5      -3x+C

     4         3        2

 

 

 

 

                   2   

     2     3     x     

=x-       x   +5        -3x+C

     3            2     

例13.

 

        3              2                  2         

tg   xdx=        tg  xtgxdx=       (sec   x-1)tgxdx=           

    

              2                   

=        tgxsec  xdx-       tgxdx=        tgx dtgx-        tgx dx use利用公式6.12      

 

 

     2

   tg   x

=          +lncosx+C    利用公式6.4及本节例9)

     x

例9.

 

                 sinx             d(cosx)  

tg xdx=            dx=              =-ln cosx  +C

            cosx             cosx              

 指数函数的积分

     x      

  d(a   )     x        

         =a   lna

    dx

 

              x      

     1     d(a   )     x        

                   =a  

   lna      dx

  

        x       

      a      

  d(      )        x        

     lna       =a   

    dx

 

               x  

       X      a       

a  dx=         +C   

             lna         

特别的,上式中当a=c时,得

              

       x     x      

e  dx=e   +C   

             

积分表         

          

kdx=kx+C   

       

              

       μ     1     μ-1

x  dx=        x    +C    (μ≠-1)

             μ+1                       

          

dx/x=ln│x│+C   

           

        x      x               

      a   dx=a   /lna+C

 

当a=e时,

           

        x      x               

      e   dx=e    +C

          

                   

      cosxdx=sinx   +C

          

                   

      sinxdx=-cosx   +C

 

          

          2         

      sec   xdx=tgx    +C

 

          

          2         

      csc   xdx=-ctgx    +C

 

          

                   

      secxtgxdx=secx    +C

 

          

                   

      cscxctgxdx=-cscx   +C

 

          

        dx           

               =arcsinx+C=-arccosx     +C 

          2

1-x

          

        dx           

               =arctgx+C=-arcctgx   +C

          2

1-x

          

                   

      shxdx=chx   +C

          

 

       chxdx=shx  +C

        

        m      m+1         

      x    dx=x     /(m+1)+C

          

             

      dx/x=         d(-x)/(-x)=log│x│+c

          

        x      x       

      a    dx=a    /log a    +c

       

 

       cosxdx=sinx   +C

 

          

            

      sinxdx=-cosx  +C

       

            2           

      dx/cos   x=tan x    +c

 

       

                 2       ±arc sinx+c    

      dx/     1-x     ={

                         ±arc cosx+c

 

 

 

       

            2           

      dx/ (x   +1)  =arc tanx+c

       

 

      chxdx=shx+c

      

 

      shxdx=chx+c

  

           2       

      dx/ch   x=thx+c

 

       

               2      

      dx/     x  -1   =±argchx+c

                        

             2           

       dx/(1-x   )=±argthx+c

 

推导参见《理化用高等算学》,J.W.Mellor著,徐朔均译,商务印书馆1912年出版

 

y=sinhx         dy/dx=coshx                   coshxdx=sinhx

 

 

y=coshx         dy/dx=sinhx                   sinhxdx=coshx

 

                         2     

y=tanhx         dy/dx=sech   x                sechxdx=tanx

 

 

                            2                       2      

y=cothx         dy/dx=-cosech  x               cosech   xdx=-cothx

 

  

                               2                      2      

y=sechx         dy/dx=-sinhx/cosh   x          (sinhx/cosh  x)dx=-sechx

 

  

                               2                      2      

y=cosechx       dy/dx=-coshx/sinh   x         (coshd/sinh   x)dx=-cosechx

 

 

 

  

                            2                      2      

y=arcsinh x       dy/dx=1/   x  +1             dx/   x   +1 =arcsinh x

 

 

  

                            2                      2      

y=arccosh x       dy/dx=1/   x  -1             dx/   x   -1 =arccosh x

 

  

                           2                         2      

y=arctanh x       dy/dx=1/(1-x   ), x<1           dx/(1-x    ) =arctanh x

 

 

  

                         2                       2      

y=arccoth x       dy/dx=1/(x  -1), x<1           dx/(x   -1) =arccoth x

 

 

  

                              2                      2      

y=arcsech x       dy/dx=1/(x   1-x   )          dx/(x  1-x   ) =-arcsech x

 

 

  

                              2                     2      

y=arc cosech x     dy/dx=1/(x   x  +1)          dx/(x  x  +1 ) =-arc cosech x

 

  

    u                     n-1                   n      n+1          

u=x               du/dx=nx                     x   dx=x   /(n+1)   

  

  

    x                    x                  n   x      x   

u=a               du/dx=a   log  a             a   dx=a   /log  a 

                               e                             e  

  

    x                    x                  n   x      x   

u=e               du/dx=e                     e   dx=e

                                                            

                                          n     

u=log  x          du/dx=1/x                    dx/x=log  x

     e                                              e

 

                                             

u=sinx            du/dx=cosx                   cosaxdx=sinax/a

                                                   

                                             

u=cosx            du/dx=-sinx                   sinaxdx=-cosax/a

 

                          2                      2

u=tanx            du/dx=sec  x                 sec   axdx=-tanax/a

 

                           2                      2

u=cotx            du/dx=-cosec  x              cosec   axdx=-cotax/a

 

                             2                       2

u=secx           du/dx=sinx/cos   x             (sinx/csc   x)dx=secx

 

                              2                       2

u=cosecx           du/dx=cosx/sin   x            (cosx/sin   x)dx=-cosecx

 

  

                              2                        

y=arcsin x         dy/dx=1/   1-x             

 

                                                    2      =arc sin  (x/a)

                                    }       dx/    a   -x={     

                                                           

                              2                            =-arccos  (x/a)

y=arccos x        dy/dx=-1/   1-x          

 

 

    

                              2                        

u=arctan  x         dy/dx=1/ (1+x   )            

 

                                                    2      =[arc tan  (x/a)]/a

                                    }       dx/    a   +x={     

                                                           

                             2                            =-[arc cot  (x/a)]/a

y=arccos x        dy/dx=-1/(1+x   )        

 

 

 

 

 

 

     

                             2                        

u=arc sec x       du/dx=1/x   x   -1            

                                                     2      =[arcsec  (x/a)]/a

                                    }       dx/(x   x   -a={     

                                                           

                              2                            =-[arc cosec  (x/a)]/a

u=arc cosec x     du/dx=-1/x   x   -1          

 

     

                                                    

u=arc vers  x    du/dx=1/     2x-x            

 

                                                      2        =arc vers   x

                                    }       dx/    2x-x      ={     

                                                           

                              2                                =-arc covers  x

u=arc covers  x   du/dx=-1/   2x-x         

 

  

                 2   2      -1                        2   2      -1     

        dx/    x   +a   =sinh  (x/a)            dx/    a  -x    =sin   (x/a)      

  

 

    

                 2   2      -1                        2   2      -1     

        dx/    x   -a   =cosh  (x/a)            -dx/    a  -x    =cos   (x/a)      

  

   

           2   2       -1                           2   2      -1        

      dx/(a  -x   )=[tanh  (x/a)]/a 设x<a,         dx/(a  +x   )=[tan  (x/a)]/a 

    

           2   2       -1                           2   2      -1        

      -dx/(a  -x   )=[coth  (x/a)]/a 设x>a,         -dx/(a  +x   )=[cot  (x/a)]/a 

 

    

                 2   2      -1                        2   2      -1     

         -dx/   a  -x   =[sech  (x/a)]/a           dx/   x  -a    =[sec  (x/a)]/a   

  

    

                 2   2      -1                         2   2      -1     

         -dx/   a  +x   =[cosech  (x/a)]/a         dx/   x  -a    =[cosec  (x/a)]/a   

  

 

                                        2          

      sechxdx=gdx                               secxdx=gd    x

 

推导过程参见《微积分》,上海科学技术出版社1978年出版               

              

       n     1     n-1

x  dx=        x    +C    (n≠-1)

             n+1                        

          

dx/x=ln│x│+C   

           

  

     dx/(a+bx)=ln│a+bx│/b+C

                

       ax     1    ax

e  dx=      e    +C

              a                        

 

              x  

       x     a

a  dx=      +C

             lna                        

                

                       x          

log  xdx=xlog  x-      +C

         a         a   lna  

   当a=e时,                   

          

lnxdx=xlnx-x+C

 

               

       dx          1    x-a

=      ln        +C

      2   2       2a    x+a            

     x  -a         

               

       dx          1    a+x

=      ln        +C

      2   2       2a    a-x            

     a  -x         

                   

       dx          1    x+a

=      ln        +C

     (x+a)(x+b)    b-a    x+b                        

               

       dx          1        x

=      arctg        +C

      2   2        a        a            

     x  +a         

                                            

       dx              x

= arcsin        +C

      2   2            a                   

     a  -x         

                                

       dx                  2     2             

=ln│x+     x   ±a  │+C  

      2   2                             

     x  ±a         

       

                                     2

       2   2       x      2    2    a        x

a   -x  dx=        a   -x   +     arcsin     +C

                   2                2         a

                                     2

       2   2       x      2    2    a              2    2  

x  ±a  dx=        x   ±a   ±     ln│x+     x   ±a  │+C

                   2                2        

          

sinaxdx=(-cosx)/a  +C

           

          

     cosaxdx=(sinx)/a  +C  

 

          

     tgxdx=-ln│cosx│ +C

 

          

     ctgxdx=ln│sinx│ +C

 

          

     secxdx=      dx/cosx=ln│tg(π/4+x/2)│+C=ln│secx+tgx│+C

 

          

     cscxdx=       dx/sinx=ln│tg(x/2)│+C =ln│cscx-ctgx│+C

 

        2  

     sin  xdx=x/2-(sin2x)/4+C

 

        2  

     cos  xdx=x/2+(sin2x)/4+C

 

          2  

     dx/cos  x=tgx+C

 

          2  

     dx/sin   x=-ctgx+C

 

                  n-1         

        n      sin   xcosx    n-1           n-2        

     sin  xdx=-            +             sin  xdx

                    n         n

 

                 n-1         

        n      cos   xsinx    n-1          n-2        

     cos  xdx=-            +            cos  xdx

                    n         n

                 

                     sin(m+n)x    sin(m-n)x

     sin mx*sin nxdx=-           +            +C

                      2(m+n)     2(m-n)

 

                  

                     sin(m+n)x    sin(m-n)x

     cos mx*cos nxdx=           +            +C

                      2(m+n)     2(m-n)

 

                     cos(m+n)x    cos(m-n)x

     sin mx*cos nxdx=-           -            +C

                      2(m+n)     2(m-n)

以上三式中m-n≠0,即m≠n

 

                                2   2

     arcsin(x/a)dx=xarcsin(x/a)+    a  -x   +C

 

 

                                2   2

     arccos(x/a)dx=xarccos(x/a)-    a  -x   +C

 

 

                               2   2

     arctg(x/a)dx=xarctg(x/a)-[a*ln(a  +x  )]/2+C

                   ax       

       ax         e   (asin nx-ncos nx)

     e  sin nx dx=           -          +C

                        2   2

                      a   +n

 

                   ax       

       ax         e   (asin nx+ncos nx)

     e   cos nx dx=           -          +C

                        2   2

                      a   +n

 

                 ax       

       ax       e   

     xe   dx=         (ax-1)+C    (a≠0)

                  2

                a  

                

                 n  ax       

         ax     x  e       a           n-1  ax          

     x  e   dx=        -              x    e  dx   

                  a       a

上表中a,b,m,n都是给定的常数           

推导过程参见《高等混合算学下册》,商务印书馆1925年出版,梧兹(Woods),巴雷(Bailey)著,长沙易俊元译

              

       n     1      n+1

u  dx=        u    +C    (n≠-1)

             n+1                        

          

du/u=logu

           

  

     cosxdx=sinx

         

  

     sinxdx=-cosx

        

         2     

     sec  xdx=tgx

    

        2     

     csc  xdx=-ctgx

 

    

             

     secxtgxdx=secx

   

             

     cscxctgxdx=-cscx

      

             

     tanudu=logsec u

    

             

     cotudu=logsin u

 

        

             

     secudu=log(secu+tanu)=logtan(π/4+u/2)

      

             

     cscudu=log(cscu-cotu)=logtan(π/2)

 

        

       du       

             =arcsin (u/a)或-arccos (u/a)

       2   2            

     a   -u

 

         

       du       

             =[arctan (u/a)]/a或-[arccos(u/a)]/a

       2   2            

     a   +u

        

       du       

             =[arcsec (u/a)]/a或-[arccsc (u/a)]/a

       2   2            

u    u   -a

 

        

       du                2    2

             =log(u+    u   +a   )或arcsinh(u/a)

       2   2            

    u  +a

 

 

        

       du                2    2

             =log(u+    u   -a   )或arccosh(u/a)

      2   2            

   u  -a

       

       du       1                  1                   -1

             =     log[(u-a)/(u+a)]或     log[(a-u)/(a+u)]或     arc tanh (u/a)

       2   2    2a                 2a                  a

     u   -a

   

       u      u

     e   du=e

    

       u     u           

     a  du=a   /loga+C

 

推导过程可参见《微积分学导论》,1958年版,曹一华,江体乾编译

以下的公式是置换积分的第二个重要方法。

分部积分公式

设u及v是以x为自变量的二个函数:

u=φ(x),v=f(x), 那么公式成立    

             

     udv=uv-        vdu      6.17

   

事实上,按公式(4)4-13有d(uv)=udv+vdu,从而得

udv=d(uv)-vdu

对此等式两边取积分后,就得到我们的公式,应用这个公式的方法,

首先注意被积表达式中的dx都含于dv内,我们要取dv使其所含的因式易于积分,且须将被积表达式中其余的因式作为u而使其微分后的du不复杂就行了。

例20.求    

             

     x*sinxdx

 

设dv=sinxdx,u=x, 则, v=-cosx,du=dx, 及

 

             

     x*sinxdx=-xcosx+       cosxdx=-xcosx+sinx+C       

   

例21.求    

             

     arctgxdx

 

设dv=dx,u=arctgx, 于是

          1    

v=x,du=         dx

            2      

        1+x        

                            xdx

     arctgxdx=xarctgx-            

                               2      

                           1+x

 

                               2                 

                  1       d(1+x  )

      =xarctgx-            

                  2           2  

                           1+x

 

                                          

                  1         2

      =xarctgx-        ln(1+x   )+C    

                  2       

例22.求   

             

     lnxdx

 

设dv=dx,u=lnx, 那么, v=x,du=dx/x, 及

             

     lnxdx=xlnx-       dx=xlnx-x+C            

   

例23.求    

       2   ax   

     x   e   dx

 

        ax      2

设dv=e   dx,u=x     , 则    

           ax      ax                    

 v=       e   dx=e   /a,du=2xdx

 

故,

                               ax           ax

            2   ax     2     e            e

          x   e   dx=x    *      -            2xdx                                  

                             a            a

 

 

       2   ax            ax           ax   

     x   e     2       e            e

   =        -     [x*      -             dx]

       a       a       a            a      

 

       2   ax                     

     x   e     2x     ax      2    ax

   =        -       e    +        e   +C

       a        2              3      

              a              a      

 

         ax                     

       e      2   2x        2

   =        (x  -       +        )+C

       a           a         2     

                           a      

例24.求  

       lnx      

             dx

          2

     (x+1)

       dx      

 dv=         , u=lnx, 则,

          2

     (x+1)

 

       1           dx   

 v=-         , du=

      x+1           x   

 故

                                 dx

      lnxdx        1              x

             =-       lnx+                      

          2      x+1            x+1        

     (x+1)

 

                                 

      1                 A       B

   =      lnx+       (       +       )dx      

      x+1                x      x+1        

     

而(x+1)A+Bx=1,

∴A=1,B=-1

∴                                

      dx          dx

          -      (     =lnx-ln(x+1)+C      

       x          x+1        

  因而,                               

     lnxdx       1

            =-        lnx+lnx-ln(x+1)+C 

         2     x+1        

     (x+1)

 

 

                x

            =       lnx-ln(x+1)+C

               x+1

例25.求

             3                  

          sec  xdx

 

因为,

             3                   2

          sec  xdx=       secx*sec  xdx     

                          (u)   (dv)

                               

    =secxtgx-       tgxsecstgxdx

 

                           2    

    =secx*tgx-       secx(sec  x-1)dx

 

                      2       

    =secx*tgx-       sec  xdx+       secxdx

 

所以移项得

               2       

    2       sec  xdx=secxtgx+       secxdx

 

               secx(secx+tgx)dx

=secx*tgx+                  

                  secx+tgx

 

               d(secx+tgx)

=secx*tgx+                  

                 secx+tgx

 

=secx*tgx+ln(secx+tgx)+C

最后得last

   3       1             1           

sec  xdx=       secxtgx+      ln(secx+tgx)+C

           2             2

例26.求

            2                  

          e   sinnxdx

 

             ax        

dv=sinnxdx,u=e

   1              ax

v=     cosnx,du=ae   dx

   n

代入得,

          ax        1    ax        a           ax      

e  sinnxdx=      e  cosnx+            e  cosnxdx

                    n             n

求末项的积分得

              ax     

dv=cosnxdx,u=e

   1                 ax

v=     sinnx及  du=ae   dx

   n

代入得,

          ax        1    ax        a           ax      

e  cosnxdx=      e  sinnx+            e  sinnxdx

                    n             n

因此得

                     ax                  2     

          ax        e                   a          ax      

e  sinnxdx=      (asinnx-ncosnx)-            e  sinnxdx

                     2                  2

n                 n   

移项,再以左边合并后的系数除两边则得

                     ax                    

          ax        e   (asinnx-ncosnx)  

e  sinnxdx=                     +C

                       2    2

                     a   +n     

 

 

当分母不为0时,极限的求法

推导过程可参见1946年版《大学教本微积分学》,周梦鏖译,龙门联合书局出版

                   2         

                 x   -4

            lim           =4

           x→2   x-2

 

           lim   (x+2)=4

           x→2   

  当分母为0时,极限的求法,如下所示

例2: 证明

                   2           

                 2x   -2

            lim           =4

           x→1    x-1

这不算证明,现在用定义证明,这里

                   2           

                 2x   -2

            f(x)=           =4 , A=4,x   =1,

                   x-1              0

因为,

         

                    2                  2       

                 2x   -2            2(x  -2x+1)     

     │f(x)-A│=             -4  =                 =2│x-1│,(x≠1)  

                   x-1                 x-1     

 所以对于任意给定的ε>0,要使│f(x)-A│<ε,就应取│x-x   │=│x-1│<ε/2,

                                                     0

因此应取δ=ε/2,当:0<│x-x   │=│x-1│<δ=ε/2, 时,就恒有

                           0

│f(x)-A│=2│x-1│<2*ε/2=ε, 由此可知

 

                   2           

                 2x   -2

            lim           =4

           x→1    x-1

综上所述:当x-1<δ时,f(x)-4<ε, 所以f(x)在x→1的时,极限是4

 

 

第三部分 不定积分计算电路

 

计算sinx导数的电路

因为because

             △y             sin(x   +△x)-sinx   

(sinx)`=  lim         =  lim                      =cosx=t  

      △x→0  △x     △x→0         △x    

用直流电源电压表示x,t,s的数值,用乘法器,除法器,减法器,表示上面等式,用电压表测量等式两端电压相等时,s的输出是正整数时,这时t的输出电压值就是极限值4.

 

        sin(x+△x)-sinx -t*△x

设g(x)=                     =s*△x

                △x

下面的电路实现的上面公式的功能,用加法器,乘法器,加法器除法器按上面的公式进行计算。等号表示两端电压相等。

调节s,t,x,△x的电压输出,使乘法器A,除法器A输出的电压相等,调节电位器使x,△x,s,t输出的电压值不断变化,用电压表测量s是正整数时,t的输出值就是函数sinx在△x→0时的极限。

计算sinx的导数的过程和求下面极限的过程相似

          2       

        2x  -2-t(x-1) 

             =s(x-1)

           x-1

 

          2       

        2x  -2 

lim         =4

 x→1     x-1

 

因为,

               2             

             2x  -2           2(x  -2x+1)  

│f(x)-A│=           -4   =                =2│x-1│,(x≠1)

              x-1                x-1

 

 

 

计算cosx不定积分的电路

sin(x+△x)-sinx=△x*(s*△x+t),

设sinw=sin(x+△x)-sinx,

sinw=△x*(s*△x+t),

 

其中t=cosx, sinw=△x*(s*△x+cosx),

 

        sin(x+△x)-sinx -t*△x

                     =s*△x

                △x

 

下面的电路实现的上面公式的功能,用加法器,乘法器,加法器除法器按上面的公式进行计算。等号表示两端电压相等。

调节s,t,x,△x的电压输出,使乘法器A,除法器A输出的电压相等,调节电位器使x,△x,s,t输出的电压值不断变化,用电压表测量s是正整数时,t的输出值就是函数sinx在△x→0时的极限。

 

 

 

 

2.计算lnx导数的电路

下面的电路实现的上面公式的功能,用加法器,乘法器,加法器除法器按上面的公式进行计算。等号表示两端电压相等。

调节s,t,x,△x的电压输出,使乘法器A,除法器A输出的电压相等,调节电位器使x,△x,s,t输出的电压值不断变化,用电压表测量s是正整数时,t的输出值就是函数sinx在△x→0时的极限。

             △y             ln(x+△x)-lnx   

(lnx)`=  lim         =  lim                =1/x=t 

      △x→0  △x     △x→0     △x   

 

        ln(x+△x)-lnx-t*△x

设g(x)=                  =s*△x

                △x

 

计算sinx的导数的过程和求下面极限的过程相似

          2    

        2x  -2-t(x-1) 

            =s*△x

            △x

 

              2

         2x  -2            

  lim         =4

      △x→0   x-1    

因为,

             2                2       

           2x  -2          2(x  -2x+1)

│f(x)-A│=         -4   =               =2│x-1│,(x≠1)

            x-1              x-1    

 

 

 

 

 

4.计算1/x不定积分的电路

下面的电路实现的上面公式的功能,用加法器,乘法器,加法器除法器按上面的公式进行计算。等号表示两端电压相等。

调节s,t,x,△x的电压输出,使乘法器A,除法器A输出的电压相等,调节电位器使x,△x,s,t输出的电压值不断变化,用电压表测量s是正整数时,t的输出值就是函数sinx在△x→0时的极限。

ln(x+△x)-lnx=△x*(s*△x+t)

lnw=ln(x+△x)-lnx,lnw=△x*(s*△x+t),

其中t=1/x,lnw=△x*(s*△x+1/x)

        ln(x+△x)-lnx-t*△x

                  =s*△x

                △x

 

 

 

         2   

5. 计算2t  -3t+5导数的电路

下面的电路实现的上面公式的功能,用加法器,乘法器,加法器除法器按上面的公式进行计算。等号表示两端电压相等。

调节s,t,x,△x的电压输出,使乘法器A,除法器A输出的电压相等,调节电位器使x,△x,s,t输出的电压值不断变化,用电压表测量s是正整数时,t的输出值就是函数sinx在△x→0时的极限。

        2  

v=S=(2t  -3t+5)=4t-3

                    2              2                      

             2(t+△t)   -3(t+△t)+5-(2t  -3t+5)-m*△t

                                                =n*△t

                          △t

 

               

  1. 计算4t-3积分的电路

下面的电路实现的上面公式的功能,用加法器,乘法器,加法器除法器按上面的公式进行计算。等号表示两端电压相等。

调节s,t,x,△x的电压输出,使乘法器A,除法器A输出的电压相等,调节电位器使x,△x,s,t输出的电压值不断变化,用电压表测量s是正整数时,t的输出值就是函数sinx在△x→0时的极限。

        2

v=S=(2t  -3t+5)=4t-3

 

        2             2                       

2(t+△t)   -3(t+△t)+5-(2t  -3t+5)-m△t=△t(n*△t+m)

 

         2   

设f(t)=2t  -3t+5

 

            2             2   

f(w)=2(t+△t)   -3(t+△t)+5-(2t  -3t+5)

f(w)=△t*(n*△t+m),

其中m=4t-3,

f(w)=△t*(n*△t+4t-3),

 

 

 

第四部分 积分计算电路

 

1.下面电路实现计算下面的积分的功能

    

           dx              dx              d(x+3)  

          =               =                =arctg(x+3)+C 

          2                  2                2

        x  +6x+10        (x+3)   +1       (x+3)   +1

 

电路通过加法器乘法器除法器,sinx,lnxcosx等计算电路,按照公式将各个电路连接起来。

前面的电路是计算得到原函数的电路。

做积分运算之前,首先将原函数进行逆运算得到原函数里面的自变量x,

再利用得到的常数计算出原函数的积分。方框内的电路是对原函数进行逆运算,计算得到自变量x的电路。

电压表A和电压表B测量的电压值相等时,这时的电压值就是x的电压值

后面电路是按公式计算得到原函数的积分的电路

 

 

计算arctg(x+3)导数的电路    

           dx              dx              d(x+3)  

   -      =               =                =arctg(x+3)+C 

          2                  2                2

        x  +6x+10        (x+3)   +1       (x+3)   +1

 

下面的电路实现的上面公式的功能,用加法器,乘法器,加法器除法器按上面的公式进行计算。等号表示两端电压相等。

调节s,t,x,△x的电压输出,使乘法器A,除法器A输出的电压相等,调节电位器使x,△x,s,t输出的电压值不断变化,用电压表测量s是正整数时,t的输出值就是函数sinx在△x→0时的极限。

                   △y           arctg(x+△x+3)-arctg(x+3)      1

 [arctg(x+3)]`=  lim         =  lim                       =             =t

           △x→0  △x     △x→0     △x                  2     

                                                         x  +6x+10

        arctg(x+△x+3)-arctg(x+3)-t*△x

设g(x)=                            =s*△x

                △x

 

 

 

 

计算不定积分的电路

           dx              dx              d(x+3)  

   -      =               =                =arctg(x+3)+C 

          2                  2                2

        x  +6x+10        (x+3)   +1       (x+3)   +1

 

                   △y           arctg(x+△x+3)-arctg(x+3)      1

 [arctg(x+3)]`=  lim         =  lim                       =             =t

           △x→0  △x     △x→0     △x                  2     

                                                         x  +6x+10

        arctg(x+△x+3)-arctg(x+3)-t*△x

                                   =s*△x

                △x

arctg(x+△x+3)-arctg(x+3)=△x*(s*△x+t),

下面的电路实现的上面公式的功能,

arctg(x+△x+3)-arctg(x+3)=△x*(s*△x+t),

设arctgw=arctg(x+△x+3)-arctg(x+3),arctgw=△x*(s*△x+t)

 

 

            1

其中t=

          2

        x   +6x+10

 

                     1

arctgw=△x*(s*△x+             0

                    2

                  x   +6x+10

 

       

 

   

22.下面电路实现计算下面的积分的功能

                 ax       

       ax       e   

     xe   dx=         (ax-1)+C    (a≠0)

                  2

                a  

电路通过加法器乘法器除法器,sinx,lnxcosx等计算电路,按照公式将各个电路连接起来。

前面的电路是计算得到原函数的电路。

做积分运算之前,首先将原函数进行逆运算得到原函数里面的自变量x,

再利用得到的常数计算出原函数的积分。方框内的电路是对原函数进行逆运算,计算得到自变量x的电路。

电压表A和电压表B测量的电压值相等时,这时的电压值就是x的电压值

后面电路是按公式计算得到原函数的积分的电路

 

 

           ax

         e  

计算           (ax-1) 导数的电路

          2

        a

 

                 ax       

       ax       e   

     xe   dx=         (ax-1)+C    (a≠0)

                  2

                a  

 

                                  a(x+△x)               ax       

                                e                     e      

                                         [a(x+△x)-1]-       (ax-1) 

     ax                              2                  2    

    e               △y            a                  a              ax     

[       (ax-1)]=  lim       = lim                                    =xe  dx=t

      2       △x→0 △x  △x→0              △x

    a

设g(x)=

 

                                  a(x+△x)               ax       

                                e                     e      

                                         [a(x+△x)-1]-       (ax-1) -t*△x

                                     2                  2    

            a                  a                     

                                       =s*△x

                 △x

下面的电路实现的上面公式的功能,用加法器,乘法器,加法器除法器按上面的公式进行计算。等号表示两端电压相等。

调节s,t,x,△x的电压输出,使乘法器A,除法器A输出的电压相等,调节电位器使x,△x,s,t输出的电压值不断变化,用电压表测量s是正整数时,t的输出值就是函数sinx在△x→0时的极限。

 

        ax

       e

计算        不定积分的电路

        2

      a  

                 ax       

       ax       e   

     xe   dx=         (ax-1)+C    (a≠0)

                  2

                a  

下面的电路实现的上面公式的功能

 

 

 

 

                 a(x+△x)                ax    

                e                     e         

                         [a(x+△x)-1]-        (ax-1) =△x*(s*△x+t)

                  2                     2       

                a                      a

                 a(x+△x)                ax    

       aw      e                     e         

    we   =              [a(x+△x)-1]-        (ax-1) 

                  2                     2       

                a                      a

 

  aw

we   =△x*(s*△x+t)

 

           aw

         e   

其中t=

           2

         a

  

                     aw

                    e

we   =△x*(s*△x+         )

                      2

                     a   

 

第五部分 积分计算电路

 

推导过程参见《微积分》,上海科学技术出版社1978年出版

 1.下面电路实现计算下面的积分的功能

            

kdx=kx+C

 

用乘法器将k和x相乘即可

 

2.下面电路实现计算下面的积分的功能

                           

       n     1     n-1

x  dx=        x    +C    (n≠-1)

             n+1     

根据上面的公式,幂函数的积分等于原来的幂次数加上1,行程新的幂函数,再用这个幂函数除以原来的幂次数加上1。

电路通过加法器乘法器除法器,sinx,lnxcosx等计算电路,按照公式将各个电路连接起来。

前面的电路是计算得到原函数的电路。

做积分运算之前,首先将原函数进行逆运算得到原函数里面的自变量x,

再利用得到的常数计算出原函数的积分。方框内的电路是对原函数进行逆运算,计算得到自变量x的电路。

电压表A和电压表B测量的电压值相等时,这时的电压值就是x的电压值

后面电路是按公式计算得到原函数的积分的电路

 

3.下面电路实现计算下面的积分的功能

     根据上面的公式,幂函数的积分等于原来的幂次数加上1,行程新的幂函数,再用这个幂函数除以原来的幂次数加上1。

电路通过加法器乘法器除法器,sinx,lnxcosx等计算电路,按照公式将各个电路连接起来。

前面的电路是计算得到原函数的电路。

做积分运算之前,首先将原函数进行逆运算得到原函数里面的自变量x,

再利用得到的常数计算出原函数的积分。方框内的电路是对原函数进行逆运算,计算得到自变量x的电路。

电压表A和电压表B测量的电压值相等时,这时的电压值就是x的电压值

后面电路是按公式计算得到原函数的积分的电路

           

          

dx/x=ln│x│+C   

 

 

 

 

4.下面电路实现计算下面的积分的功能

              x  

       x     a

a  dx=      +C

             lna    

当a=e时     

       x     1     x

e  dx=      e    +C

              a         

  根据上面的公式,幂函数的积分等于原来的幂次数加上1,行程新的幂函数,再用这个幂函数除以原来的幂次数加上1。

电路通过加法器乘法器除法器,sinx,lnxcosx等计算电路,按照公式将各个电路连接起来。

前面的电路是计算得到原函数的电路。

做积分运算之前,首先将原函数进行逆运算得到原函数里面的自变量x,

再利用得到的常数计算出原函数的积分。方框内的电路是对原函数进行逆运算,计算得到自变量x的电路。

电压表A和电压表B测量的电压值相等时,这时的电压值就是x的电压值

后面电路是按公式计算得到原函数的积分的电路

             

 

5.下面电路实现计算下面的积分的功能

          

     cosxdx=(sinx)  +C  

 

根据上面的公式,幂函数的积分等于原来的幂次数加上1,行程新的幂函数,再用这个幂函数除以原来的幂次数加上1。

电路通过加法器乘法器除法器,sinx,lnxcosx等计算电路,按照公式将各个电路连接起来。

前面的电路是计算得到原函数的电路。

做积分运算之前,首先将原函数进行逆运算得到原函数里面的自变量x,

再利用得到的常数计算出原函数的积分。方框内的电路是对原函数进行逆运算,计算得到自变量x的电路。

电压表A和电压表B测量的电压值相等时,这时的电压值就是x的电压值

后面电路是按公式计算得到原函数的积分的电路

 

6.下面电路实现计算下面的积分的功能

             

     sinxdx=-cosx+C  

 

   根据上面的公式,幂函数的积分等于原来的幂次数加上1,行程新的幂函数,再用这个幂函数除以原来的幂次数加上1。

电路通过加法器乘法器除法器,sinx,lnxcosx等计算电路,按照公式将各个电路连接起来。

前面的电路是计算得到原函数的电路。

做积分运算之前,首先将原函数进行逆运算得到原函数里面的自变量x,

再利用得到的常数计算出原函数的积分。方框内的电路是对原函数进行逆运算,计算得到自变量x的电路。

电压表A和电压表B测量的电压值相等时,这时的电压值就是x的电压值

后面电路是按公式计算得到原函数的积分的电路

        

7.下面电路实现计算下面的积分的功能

        2   

sec   xdx=tgx +C

 

   根据上面的公式,幂函数的积分等于原来的幂次数加上1,行程新的幂函数,再用这个幂函数除以原来的幂次数加上1。

电路通过加法器乘法器除法器,sinx,lnxcosx等计算电路,按照公式将各个电路连接起来。

前面的电路是计算得到原函数的电路。

做积分运算之前,首先将原函数进行逆运算得到原函数里面的自变量x,

再利用得到的常数计算出原函数的积分。方框内的电路是对原函数进行逆运算,计算得到自变量x的电路。

电压表A和电压表B测量的电压值相等时,这时的电压值就是x的电压值

后面电路是按公式计算得到原函数的积分的电路

 

8.下面电路实现计算下面的积分的功能

 

        2   

csc   xdx=-ctgx    +C

   

   根据上面的公式,幂函数的积分等于原来的幂次数加上1,行程新的幂函数,再用这个幂函数除以原来的幂次数加上1。

电路通过加法器乘法器除法器,sinx,lnxcosx等计算电路,按照公式将各个电路连接起来。

前面的电路是计算得到原函数的电路。

做积分运算之前,首先将原函数进行逆运算得到原函数里面的自变量x,

再利用得到的常数计算出原函数的积分。方框内的电路是对原函数进行逆运算,计算得到自变量x的电路。

电压表A和电压表B测量的电压值相等时,这时的电压值就是x的电压值

后面电路是按公式计算得到原函数的积分的电路

 

 

          9.下面电路实现计算下面的积分的功能

 

          

secxtgxdx=secx    +C

 

   根据上面的公式,幂函数的积分等于原来的幂次数加上1,行程新的幂函数,再用这个幂函数除以原来的幂次数加上1。

电路通过加法器乘法器除法器,sinx,lnxcosx等计算电路,按照公式将各个电路连接起来。

前面的电路是计算得到原函数的电路。

做积分运算之前,首先将原函数进行逆运算得到原函数里面的自变量x,

再利用得到的常数计算出原函数的积分。方框内的电路是对原函数进行逆运算,计算得到自变量x的电路。

电压表A和电压表B测量的电压值相等时,这时的电压值就是x的电压值

后面电路是按公式计算得到原函数的积分的电路

 

 

10.下面电路实现计算下面的积分的功能

 

          

cscxctgxdx=-cscx   +C

 

  根据上面的公式,幂函数的积分等于原来的幂次数加上1,行程新的幂函数,再用这个幂函数除以原来的幂次数加上1。

电路通过加法器乘法器除法器,sinx,lnxcosx等计算电路,按照公式将各个电路连接起来。

前面的电路是计算得到原函数的电路。

做积分运算之前,首先将原函数进行逆运算得到原函数里面的自变量x,

再利用得到的常数计算出原函数的积分。方框内的电路是对原函数进行逆运算,计算得到自变量x的电路。

电压表A和电压表B测量的电压值相等时,这时的电压值就是x的电压值

后面电路是按公式计算得到原函数的积分的电路

 

11.下面电路实现计算下面的积分的功能

                                            

       dx              

=arcsinx+C=-arccosx  +C

          2                           

     1  -x        

 

  根据上面的公式,幂函数的积分等于原来的幂次数加上1,行程新的幂函数,再用这个幂函数除以原来的幂次数加上1。

电路通过加法器乘法器除法器,sinx,lnxcosx等计算电路,按照公式将各个电路连接起来。

前面的电路是计算得到原函数的电路。

做积分运算之前,首先将原函数进行逆运算得到原函数里面的自变量x,

再利用得到的常数计算出原函数的积分。方框内的电路是对原函数进行逆运算,计算得到自变量x的电路。

电压表A和电压表B测量的电压值相等时,这时的电压值就是x的电压值

后面电路是按公式计算得到原函数的积分的电路

 

12.下面电路实现计算下面的积分的功能

根据上面的公式,幂函数的积分等于原来的幂次数加上1,行程新的幂函数,再用这个幂函数除以原来的幂次数加上1。

电路通过加法器乘法器除法器,sinx,lnxcosx等计算电路,按照公式将各个电路连接起来。

前面的电路是计算得到原函数的电路。

做积分运算之前,首先将原函数进行逆运算得到原函数里面的自变量x,

再利用得到的常数计算出原函数的积分。方框内的电路是对原函数进行逆运算,计算得到自变量x的电路。

电压表A和电压表B测量的电压值相等时,这时的电压值就是x的电压值

后面电路是按公式计算得到原函数的积分的电路         

       dx          

==arctgx+C=-arcctgx   +C      

          2                 

     1  -a    

 

 

 

13.下面电路实现计算下面的积分的功能

          

shxdx=chx   +C

 

根据上面的公式,幂函数的积分等于原来的幂次数加上1,行程新的幂函数,再用这个幂函数除以原来的幂次数加上1。

电路通过加法器乘法器除法器,sinx,lnxcosx等计算电路,按照公式将各个电路连接起来。

前面的电路是计算得到原函数的电路。

做积分运算之前,首先将原函数进行逆运算得到原函数里面的自变量x,

再利用得到的常数计算出原函数的积分。方框内的电路是对原函数进行逆运算,计算得到自变量x的电路。

电压表A和电压表B测量的电压值相等时,这时的电压值就是x的电压值

后面电路是按公式计算得到原函数的积分的电路

 

 

 

14.下面电路实现计算下面的积分的功能

          

chxdx=shx  +C

 

根据上面的公式,幂函数的积分等于原来的幂次数加上1,行程新的幂函数,再用这个幂函数除以原来的幂次数加上1。

电路通过加法器乘法器除法器,sinx,lnxcosx等计算电路,按照公式将各个电路连接起来。

前面的电路是计算得到原函数的电路。

做积分运算之前,首先将原函数进行逆运算得到原函数里面的自变量x,

再利用得到的常数计算出原函数的积分。方框内的电路是对原函数进行逆运算,计算得到自变量x的电路。

电压表A和电压表B测量的电压值相等时,这时的电压值就是x的电压值

后面电路是按公式计算得到原函数的积分的电路

 

 

15.下面电路实现计算下面的积分的功能

           

  

     dx/(a+bx)=ln│a+bx│/b+C

  

 

根据上面的公式,幂函数的积分等于原来的幂次数加上1,行程新的幂函数,再用这个幂函数除以原来的幂次数加上1。

电路通过加法器乘法器除法器,sinx,lnxcosx等计算电路,按照公式将各个电路连接起来。

前面的电路是计算得到原函数的电路。

做积分运算之前,首先将原函数进行逆运算得到原函数里面的自变量x,

再利用得到的常数计算出原函数的积分。方框内的电路是对原函数进行逆运算,计算得到自变量x的电路。

电压表A和电压表B测量的电压值相等时,这时的电压值就是x的电压值

后面电路是按公式计算得到原函数的积分的电路

 

16.下面电路实现计算下面的积分的功能                

                       x          

log  xdx=xlog  x-      +C

         a         a   lna  

   当a=e时,                   

          

lnxdx=xlnx-x+C

 

根据上面的公式,幂函数的积分等于原来的幂次数加上1,行程新的幂函数,再用这个幂函数除以原来的幂次数加上1。

电路通过加法器乘法器除法器,sinx,lnxcosx等计算电路,按照公式将各个电路连接起来。

前面的电路是计算得到原函数的电路。

做积分运算之前,首先将原函数进行逆运算得到原函数里面的自变量x,

再利用得到的常数计算出原函数的积分。方框内的电路是对原函数进行逆运算,计算得到自变量x的电路。

电压表A和电压表B测量的电压值相等时,这时的电压值就是x的电压值

后面电路是按公式计算得到原函数的积分的电路

 

17.下面电路实现计算下面的积分的功能

               

       dx          1    x-a

=      ln        +C

      2   2       2a    x+a            

     x  -a         

根据上面的公式,幂函数的积分等于原来的幂次数加上1,行程新的幂函数,再用这个幂函数除以原来的幂次数加上1。

电路通过加法器乘法器除法器,sinx,lnxcosx等计算电路,按照公式将各个电路连接起来。

前面的电路是计算得到原函数的电路。

做积分运算之前,首先将原函数进行逆运算得到原函数里面的自变量x,

再利用得到的常数计算出原函数的积分。方框内的电路是对原函数进行逆运算,计算得到自变量x的电路。

电压表A和电压表B测量的电压值相等时,这时的电压值就是x的电压值

后面电路是按公式计算得到原函数的积分的电路

 

 

18.下面电路实现计算下面的积分的功能

          

     secxdx=      dx/cosx=ln│tg(π/4+x/2)│+C=ln│secx+tgx│+C

 

根据上面的公式,幂函数的积分等于原来的幂次数加上1,行程新的幂函数,再用这个幂函数除以原来的幂次数加上1。

电路通过加法器乘法器除法器,sinx,lnxcosx等计算电路,按照公式将各个电路连接起来。

前面的电路是计算得到原函数的电路。

做积分运算之前,首先将原函数进行逆运算得到原函数里面的自变量x,

再利用得到的常数计算出原函数的积分。方框内的电路是对原函数进行逆运算,计算得到自变量x的电路。

电压表A和电压表B测量的电压值相等时,这时的电压值就是x的电压值

后面电路是按公式计算得到原函数的积分的电路

 

19.下面电路实现计算下面的积分的功能

  

                                     2

       2   2       x      2    2    a        x

a   -x  dx=        a   -x   +     arcsin     +C

                   2                2         a

 

根据上面的公式,幂函数的积分等于原来的幂次数加上1,行程新的幂函数,再用这个幂函数除以原来的幂次数加上1。

电路通过加法器乘法器除法器,sinx,lnxcosx等计算电路,按照公式将各个电路连接起来。

前面的电路是计算得到原函数的电路。

做积分运算之前,首先将原函数进行逆运算得到原函数里面的自变量x,

再利用得到的常数计算出原函数的积分。方框内的电路是对原函数进行逆运算,计算得到自变量x的电路。

电压表A和电压表B测量的电压值相等时,这时的电压值就是x的电压值

后面电路是按公式计算得到原函数的积分的电路

 

 

20.下面电路实现计算下面的积分的功能

 

                     cos(m+n)x    cos(m-n)x

     sin mx*cos nxdx=-           -            +C

                      2(m+n)     2(m-n)

 

根据上面的公式,幂函数的积分等于原来的幂次数加上1,行程新的幂函数,再用这个幂函数除以原来的幂次数加上1。

电路通过加法器乘法器除法器,sinx,lnxcosx等计算电路,按照公式将各个电路连接起来。

前面的电路是计算得到原函数的电路。

做积分运算之前,首先将原函数进行逆运算得到原函数里面的自变量x,

再利用得到的常数计算出原函数的积分。方框内的电路是对原函数进行逆运算,计算得到自变量x的电路。

电压表A和电压表B测量的电压值相等时,这时的电压值就是x的电压值

后面电路是按公式计算得到原函数的积分的电路

 

 

21.下面电路实现计算下面的积分的功能

 

                                2   2

     arccos(x/a)dx=xarccos(x/a)-    a  -x   +C

 

根据上面的公式,幂函数的积分等于原来的幂次数加上1,行程新的幂函数,再用这个幂函数除以原来的幂次数加上1。

电路通过加法器乘法器除法器,sinx,lnxcosx等计算电路,按照公式将各个电路连接起来。

前面的电路是计算得到原函数的电路。

做积分运算之前,首先将原函数进行逆运算得到原函数里面的自变量x,

再利用得到的常数计算出原函数的积分。方框内的电路是对原函数进行逆运算,计算得到自变量x的电路。

电压表A和电压表B测量的电压值相等时,这时的电压值就是x的电压值

后面电路是按公式计算得到原函数的积分的电路

 

22.下面电路实现计算下面的积分的功能

 

               ax

       ax     e

xe  dx=        (ax-1)+C    (a≠0)

               2

              a                          

 

根据上面的公式,幂函数的积分等于原来的幂次数加上1,行程新的幂函数,再用这个幂函数除以原来的幂次数加上1。

电路通过加法器乘法器除法器,sinx,lnxcosx等计算电路,按照公式将各个电路连接起来。

前面的电路是计算得到原函数的电路。

做积分运算之前,首先将原函数进行逆运算得到原函数里面的自变量x,

再利用得到的常数计算出原函数的积分。方框内的电路是对原函数进行逆运算,计算得到自变量x的电路。

电压表A和电压表B测量的电压值相等时,这时的电压值就是x的电压值

后面电路是按公式计算得到原函数的积分的电路

 

 

 

 

 

第六部分

 

计算f(x)导数的电路

推导过程可参见《微积分学导论》,1958年版,曹一华,江体乾编译

                     ax                    

          ax        e   (asinnx-ncosnx)  

e  sinnxdx=                     +C

                       2    2

                     a   +n     

         ax                    

       e   (asinnx-ncosnx)             △y          f(x+△x)-f(x)   

 f(x)=(                     )`=  lim          = lim               =t   

             2    2         △x→0   △x    △x→0    △x

            a   +n    

 

          f(x+△x)-f(x)-t*△x

 设g(x)=                    =s*△x

                △x

用直流电源电压表示x,t,s的数值,用乘法器,除法器,减法器,表示上面等式,用电压表测量等式两端电压相等时,s的输出是正整数时,这时t的输出电压值就是极限值4..

 

计算不定积分的电路

         ax                    

       e   (asinnx-ncosnx)             △y          f(x+△x)-f(x)   

 f(x)=(                     )`=  lim          = lim               =t   

             2    2         △x→0   △x    △x→0    △x

            a   +n    

下面的电路实现的上面公式的功能

f(x+△x)-f(x)=△x*(s*△x+t)

设f(w)=f(x+△x)-f(x), f(w)=△x*(s*△x+t),

        ax       

其中t=e   sinnxdx,

 

                ax           

f(w)=△x*(s*△x+e    sinnxdx)

 

          f(x+△x)-f(x)

                       =s*△x

               △x

用直流电源电压表示x,t,s的数值,用乘法器,除法器,减法器,表示上面等式,用电压表测量等式两端电压相等时,s的输出是正整数时,这时t的输出电压值就是极限值4..

 

f(x)计算电路

     ax

f(x)=e    sinnx

 

用直流电源电压表示e,a,x,n的数值,用乘法器,除法器,减法器,按照上面等式连接电路,最后计算出f(x),

 

第五部分有理函数的不定积分

如下图所示