Định nghĩa. Cho hàm số $f$ xác định trên $K$. Hàm số $F$ được gọi là nguyên hàm của $f$ trên $K$ nếu $F'\left( x \right)=f\left( x \right)$ với mọi $x\in K$
Ví dụ:
Hàm số $F\left( x \right)={{x}^{2}}$ là một nguyên hàm của hàm số $f\left( x \right)=2x$ trên khoảng $\left( -\infty ;+\infty \right)$ vì $F'\left( x \right)=\left( {{x}^{2}} \right)'=2x, \forall x\in \left( -\infty ;+\infty \right)$
Hàm số $F\left( x \right)=\ln x$ là một nguyên hàm của hàm số $f\left( x \right)=\dfrac{1}{x}$ trên khoảng $\left( 0;+\infty \right)$ vì $F'\left( x \right)=\left( \ln x \right)'=\dfrac{1}{x}, \forall x\in \left( 0;+\infty \right)$
Định lí. $$\int{f(x)dx} = F(x) + C,\,\,\,C \in \mathbb{R}.$$
Ví dụ
Với $x\in \left( -\infty ;+\infty \right),\displaystyle\int{2xdx}={{x}^{2}}+C$
Với $t \in \left( -\infty ;+\infty \right), \displaystyle\int{\cos tdt}=\sin t+C$.
Nếu $F\left( x \right)$và $G\left( x \right)$ đều là nguyên hàm của hàm số $f\left( x \right)$ thì $F\left( x \right)$và $G\left( x \right)$ chỉ sai khác nhau hằng số C nên $F\left( x \right)-G\left( x \right)=C$.
Ta có $\int{\dfrac{1}{2}d\text{x}=\dfrac{1}{2}x+C\Rightarrow }$ $F\left( x \right)=2x+1$ không là nguyên hàm của $f\left( x \right)=\dfrac{1}{2}$.
Dùng định lý II nguyên hàm trong SGK ta được
Nếu $F(x)$ là một nguyên hàm của hàm số $f(x)$trên $K$ thì $F(x)+C$ cũng là nguyên hàm của hàm số $f(x)$, với C là 1 hằng số.
Ta có $ \int{kf\left( x \right)dx=k\int{f\left( x \right)dx}} $ với $ k\in \mathbb{R} $ sai vì tính chất đúng khi $ k\in \mathbb{R}\backslash \left\{ 0 \right\} $ .
Mệnh đề $ \int{kf\left( x \right)dx=k\int{f\left( x \right)dx}} $ với mọi hằng số $ k $ và với mọi hàm số $ f\left( x \right) $ liên tục trên $ \mathbb{R} $ là mệnh đề sai vì khi $ k=0 $ thì $ \int{kf\left( x \right)dx\ne k\int{f\left( x \right)dx}} $ .
Sử dụng tính chất nguyên hàm.
Mệnh đề $ \int{f\left( x \right).g\left( x \right)dx=\int{f\left( x \right)dx.\int{g\left( x \right)dx}}}$ là mệnh đề sai.
Khẳng định sai là $F'\left( t \right)=f\left( t \right)\Rightarrow F'\left( u\left( x \right) \right)=f\left( u\left( x \right) \right)$ vì $F'\left( t \right)=f\left( t \right)\Rightarrow F\left( t \right)=\int{f\left( t \right)dt}$ .
Đặt
$\begin{align}& t=u\left( x \right)\Rightarrow dt=u'\left( x \right)dx \\& \Rightarrow F'\left( u\left( x \right) \right)=f\left( u\left( x \right) \right).u'\left( x \right) \\\end{align}$
+) Nếu $F\left( x \right),G\left( x \right)$ đều là nguyên hàm của hàm số $f\left( x \right)$ . Ta có $F\left( x \right)-G\left( x \right)=a$ , với a là hằng số. Khi đó \[\int {\left[ {F\left( x \right) - G\left( x \right)} \right]} dx = \int a dx = ax + b\], b là hằng số.
Nếu hàm số \[ F\left( x \right) \] là một nguyên hàm của \[ f\left( x \right) \] trên \[ K \] thì hàm số \[ F\left( -x \right) \] là một nguyên hàm của \[ f\left( x \right) \] trên \[ K \] " là sai.
Ví dụ: chọn $f\left( x \right) = 3{x^2} \Rightarrow F\left( x \right) = {x^3} \Rightarrow F\left( { - x} \right) = - {x^3}$ không là nguyên hàm của $f(x)=x^2$.