CHUYÊN ðỀ TÍCH PHÂN
Bảng công thức tích phân bất ñịnh :
∫ 0dx = C
n
∫ x dx =
∫ dx = x + C
x n +1
+C
n +1
1
∫ x dx = ln x + C
n ≠ −1
ax
C
ln a
∫ cos xdx = sin x + C
x
x
∫ e dx = e + C
x
∫ a dx =
∫ sin xdx = − cos x + C
1
∫ cos
1
∫ sin
dx = tan x + C
dx = − cot x + C
2
x
x
u′( x)
1
1
x−a
∫ u ( x) dx = ln u ( x) + C
∫ x 2 − a 2 dx = 2a ln x + a + C
x 2
a
2
2
∫ x + a dx = 2 x + a + 2 ln x + x + a + C
2
Phương pháp biến số phụ :
Cho hàm số f (x) liên tục trên ñoạn [a; b] có nguyên hàm là F (x) .
Giả sử u (x) là hàm số có ñạo hàm và liên tục trên ñoạn [α , β ] và có miền giá trị là [a; b]
thì ta có :
∫ f [u ( x)].u' ( x)dx = F ( x)[u ( x)] + C
BÀI TẬP
Tính các tích phân sau :
1
a) I1 = ∫
0
1
e
e x dx
ex − 1
0
xdx
x2 + 1
b) I 2 = ∫
c) I 3 = ∫
1
1 + ln x dx
x
Bài làm :
a) ðặt t = x 2 + 1 ⇒ dt = 2 xdx ⇒ xdx =
dt
2
x = 0 → t = 1
x = 1 → t = 2
ðổi cận :
2
2
2
1 dt 1
xdx
1
Vậy : I1 = ∫ 2 = ∫ = ln t = ln 2
21 t 2
2
1 x +1
1
b) ðặt t = e x − 1 ⇒ dt = e x dx
[email protected] | http://ebook.here.vn - Thư viện sách trực tuyến
Trang 1
x = 1 → t = e − 1
ðổi cận :
2
x = 2 → t = e − 1
1
e x dx
Vậy : I 2 = ∫ x =
e −1
0
e2 −1
∫
e −1
e 2 −1
dt
= ln t
= ln(e + 1)
t
e−1
1
x
c) ðặt t = 1 + ln x ⇒ tdt = dx
x = 1 → t = 1
x = e → t = 2
ðổi cận :
e
I3 = ∫
1
3 2
1 + ln x dx
2
2
= ∫ t dt = t 2 = (2 2 − 1)
x
3 1 3
1
2
Tích phân lượng giác :
β
Dạng 1 : I = ∫ sin mx.cos nxdx
α
Cách làm: biến ñổi tích sang tổng .
β
Dạng 2 : I = ∫ sin m x. cos n x.dx
α
Cách làm :
Nếu m, n chẵn . ðặt t = tan x
Nếu m chẵn n lẻ . ðặt t = sin x (trường hợp còn lại thì ngược lại)
β
Dạng 3 : I = ∫
α
dx
a. sin x + b. cos x + c
Cách làm :
2t
x
sin
=
x
1+ t2
ðặt : t = tan ⇒
2
2
cos x = 1 − t
1+ t2
β
a. sin x + b. cos x
Dạng 4 : I = ∫
.dx
+
.
sin
.
cos
c
x
d
x
α
Cách làm :
ðặt :
a. sin x + b. cos x
B (c. cos x − d . sin x)
= A+
c. sin x + d . cos x
c. sin x + d . cos x
Sau ñó dùng ñồng nhất thức .
β
Dạng 5: I = ∫
α
a. sin x + b. cos x + m
.dx
c. sin x + d . cos x + n
Cách làm :
[email protected] | http://ebook.here.vn - Thư viện sách trực tuyến
Trang 2
ðặt :
a. sin x + b. cos x + m
B (c. cos x − d . sin x)
C
= A+
+
c. sin x + d . cos x + n
c. sin x + d . cos x + n c. sin x + d . cos x + n
Sau ñó dùng ñồng nhất thức.
BÀI TẬP
Tính tích phân :
π
π
2
2
cos xdx
(sin x + 1) 4
0
a) I1 = ∫
π
4
b) I 2 = ∫ cos 5 xdx
c) I 3 = ∫ tan 6 xdx
0
0
Bài làm :
a) ðặt : t = sin x + 1 ⇒ dt = cos xdx
x = 0 → t = 1
ðổi cận : π
x = 2 → t = 2
π
2
2
dt
cos xdx
1
=∫ 4 =− 3
4
3t
0 (sin x + 1)
1 t
Vậy : I 1 = ∫
2
=
1
7
24
b) ðặt : t = sin x ⇒ dt = cos xdx
x = 0 → t = 0
ðổi cận : π
x = 2 → t = 1
π
Vậy :
2
1
0
0
(
)
2
1
(
)
I 2 = ∫ cos 5 xdx = ∫ 1 − t 2 dt = ∫ 1 + t 4 − 2t 2 dt
0
1
t5 2
8
= ∫ − t 3 + t =
5 3
0 15
0
1
c) ðặt : t = tan x ⇒ dt = (tan 2 x + 1)dx
x = 0 → t = 0
ðổi cận : π
x = 4 → t = 1
π
1
1
1
t 6 dt
I 3 = ∫ tan xdx = ∫ 2
= ∫ t 4 − t 2 +1− 2
dt
t + 1
0
0 t +1
0
4
6
Vậy :
1
π
4
t5 t3
13 π
= − + t − ∫ du =
−
15 4
5 3
0 0
[email protected] | http://ebook.here.vn - Thư viện sách trực tuyến
Trang 3
Tính các tích phân sau :
π
π
2
a) I1 = ∫
0
3
sin x. cos x
a 2 .sin 2 x + b 2 . cos 2 x
cos x
b) I 2 = ∫
dx
2 + cos 2 x
0
dx
Bài làm :
a) ðặt : t = a 2 .sin 2 x + b 2 . cos 2 x ⇒ dt = 2(−b 2 + a 2 ) sin x.cos xdx
x = 0 → t = a 2
ðổi cận : π
2
x = → t = b
2
Nếu a ≠ b
π
2
Vậy :
sin x. cos x
1
dx =
2
2 b − a2
a 2 . sin x + b 2 . cos x
I1 = ∫
0
1
= 2
t
b − a2
b2
=
a2
(
a−b
b −a
2
2
=
b2
)∫
dt
a2
t
1
a+b
Nếu a = b
π
π
2
a 2 . sin 2 x + b 2 . cos 2 x
0
Vậy :
2
sin x. cos x
I1 = ∫
π
=
sin x. cos xdx
a
0
dx = ∫
π
2
2
1
1
1
sin
2
cos
2
xdx
x
=
−
=
∫
2a 0
4a
2a
0
b) ðặt : t = sin x ⇒ dt = cos xdx
x = 0 → t = 0
ðổi cận : π
3
x = → t =
3
2
π
3
Vậy : I 2 = ∫
0
cos x
2 + cos 2 x
3
2
dx =
∫
0
dt
3 − 2t 2
=
1
2
3
2
∫
0
dt
3 2
−t
2
3
3
cos u ⇒ dt = −
sin udu
2
2
π
t = 0 → u = 2
ðổi cận :
t = 3 → u = π
2
4
ðặt : t =
[email protected] | http://ebook.here.vn - Thư viện sách trực tuyến
Trang 4
1
I2 =
2
3
2
∫
0
Vậy :
π
dt
3 2
−t
2
=
=
2
2
∫
π
4
3
sin udu
2
3
1 − cos 2 u
2
(
)
π
π
2
4
1
1
∫ du =
2π
1
2
4
π
=
u
4 2
π
4
Tính các tích phân sau :
π
π
sin x + 7 cos x + 6
dx
4
sin
+
3
cos
+
5
x
x
0
2
2
1
a) I 1 = ∫
dx
4
sin
+
3
cos
+
5
x
x
0
b) I 2 = ∫
Bài làm :
2dt
x
⇒ dt = tan 2 + 1dx ⇒ dx = 2
2
t +1
x = 0 → t = 0
ðổi cận : π
x = 2 → t = 1
2
1
1
2
dt
1
t
+
I1 = ∫
dt = ∫
2
2
2t
1− t
0
0 (t + 1)
4
3
5
+
+
Vậy :
1+ t2
1+ t2
a) ðặt : t = tan
x
2
1
1
1
=−
=
t+2 0 6
sin x + 7 cos x + 6
4 cos x − 3 sin x
C
+
= A+ B
4 sin x + 3 cos x + 5
4 sin x + 3 cos x + 5 4 sin x + 3 cos x + 5
Dùng ñồng nhất thức ta ñược: A = 1 , B = 1 , C = 1
b)ðặt :
π
π
2
sin x + 7 cos x + 6
4 cos x − 3 sin x
1
I2 = ∫
dx = ∫ 1 +
+
dx
4 sin x + 3 cos x + 5
4 sin x + 3 cos x + 5 4 sin x + 3 cos x + 5
Vậy :
0
0
π
π
9 1
= (x + ln 4 sin x + 3 cos x + 5 ) 02 + I1 = + ln +
2
8 6
2
Bạn ñọc tự làm :
π
2
a) I1 = ∫
π
π
3
cos x
dx
sin 2x
2
b) I 2 = ∫ cos3 x. sin xdx
0
π
2
dx
0 sin x + 2
c) I 3 = ∫
6
[email protected] | http://ebook.here.vn - Thư viện sách trực tuyến
Trang 5
π
π
π
2
1
sin x − cos x + 1
d) I 5 = ∫
dx d) I 6 = ∫
dx
0 sin x + 2 cos x + 3
0 sin x + 2 cos x + 3
4 sin 3 x
c) I 3 = ∫
dx
0 cos x + 1
2
2
Tính nguyên hàm,tích phân các hàm hữu tỷ
dx
1
1
=−
+ C với (a, n ) ∈ C × (N − {0,1}) ta có :
.
n
n − 1 ( x − a )n−1
(x − a )
dx
Nếu n = 1 , a ∈ R ta có : I = ∫
= ln x + C
x−a
α , β , a, b, c ∈ R
αx + β
dx trong ñó :
Dạng 2 : I = ∫ 2
n
2
ax + bx + c
∆ = b − 4ac < 0
Dạng 1 : I = ∫
(
)
* Giai ñoạn 1 : α ≠ 0 ,làm xuất hiện ở tử thức ñạo hàm của tam thức ax 2 + bx + c ,
sai khác một số :
I=
α
2 aβ
2ax + b +
2a ∫ (ax
2
α
+ bx + c
−b
)
n
dx =
α
2a ∫ (ax
2ax + b
2
+ bx + c
)
n
dx +
dx
α 2 aβ
− b ∫
n
2
2a α
(ax + bx + c )
* Giai ñoạn 2 :
Tính I = ∫
n
dt
4a − ∆
.
n dx =
∫
2
− ∆ 2a 2 ax + b 1 + t 2
ax + bx + c
t=
dx
(
)
(
)
n
−∆
* Giai ñoạn 3 :
Tính I = ∫
Dạng 3 : I = ∫
Ta có :
(t
1
2
)
+1
Pm ( x )
dx
Qn ( x )
n
dt có thể tính bằng hai phương pháp , truy hồi hoặc ñặt t = tan φ
Pm ( x ) am x m + ...... + a1 x + a0
=
Qn ( x ) bn x n + ...... + b1 x + b0
Nếu : deg(P ) ≥ deg(Q ) thì ta thực hiện phép chia
phân số
Rr ( x )
có deg(R ) < deg(Q )
Qn ( x )
Pm ( x )
R (x )
= A(m − n ) ( x ) + r
trong ñó
Qn ( x )
Qn ( x )
Nếu : deg(P ) < deg(Q ) ta có các qui tắc sau :
Pm ( x )
A1
An −1
An
+ ...... +
+
n −1
(x − a ) (x − a )
(x − a )
(x − a )n
n
Pm ( x )
Ai
Vdụ 1a : n
=∑
i
(x − ai )i
∏ (x − ai ) i=1
*Qt 1:
n
=
i =1
Vdụ 1b :
Pm ( x )
A
B
C
D
=
+
+
+
2
( x − a )( x − b)( x − c)
x − a x − b x − c ( x − c )2
[email protected] | http://ebook.here.vn - Thư viện sách trực tuyến
Trang 6
Pm ( x )
A1 x + B1
An−1 x + Bn−1
An x + Bn
+ ...... +
+
2
n −1
2
ax + bx + c
ax + bx + c
ax + bx + c
ax 2 + bx + c
m
n
Pt (x )
Ai
Ai x + B1
=
+
*Qt 3:
∑
∑
n
i
m
(x − α ) ax 2 + bx + c i =1 (x − α ) k =1 ax 2 + bx + c i
Pt ( x )
A
Bx + C
=
+
Vdụ 1 :
2
( x − α ) ax + bx + c
x −α
ax 2 + bx + c
Pt ( x )
B1 x + C1
B2 x + C 2
A
Vdụ 2 :
=
+
+
2
2
(x − α ) ax 2 + bx + c (x − α ) ax + bx + c ax 2 + bx + c 2
*Qt 2':
(
=
) (
n
2
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
(
)
n
với ∆ < 0
)
(
)
(
) (
)
BÀI TẬP
Tính các tích phân sau :
1
a) I 1 = ∫
0
1
dx
2
x + 3x + 2
b) I 2 = ∫
(x
0
dx
2
+ 3x + 2
)
2
Bài làm :
1
1
1
1
dx
dx
1
a) I 1 = ∫ 2
=∫
= ∫
−
dx
(x + 1)(x + 2) 0 x + 1 x + 2
0 x + 3x + 2
0
= [ln x + 1 − ln x + 2 ]0 = ln
4
3
1
1
1
dx
1
2
dx
dx = ∫
+
−
b) I 2 = ∫ 2
2
2
2
(x + 2) (x + 1)(x + 2)
0 ( x + 1)
0 (x + 3 x + 2 )
1
1
1
1
= −
−
− 2(ln x + 1 − ln x + 2 ) = OK
0
x +1 x + 2
Tính các tích phân sau :
1
a) I1 = ∫
0
1
dx
4
x + 3x 2 + 3
b) I 2 = ∫
0
4x − 2
dx
x + 1 (x + 2)
(
2
)
Bài làm :
dx
1
x
= arctan + C với a > 0
2
x +a
a
a
1
dx
1 1
1
= ∫ 2
− 2
dx
2
2
x +1 x + 3 2 0 x +1 x + 3
a)* Bạn ñọc dễ dàng chứng minh ñược I 0 = ∫
1
1
dx
I1 = ∫ 4
=
x + 3 x 2 + 3 ∫0
0
(
)(
2
)
1
(
1
x
π
1
= arctan x −
arctan
= 9−2 3
2
3
30 2
)
[email protected] | http://ebook.here.vn - Thư viện sách trực tuyến
Trang 7
A
Bx + C x 2 ( A + B ) + x(2 B + C ) + 2C + A
4x − 2
=
+
=
(x + 2) x 2 + 1 x + 2 x 2 + 1
(x + 2) x 2 + 1
A = −2
A + B = 0
Do ñó ta có hệ : 2 B + C = 4 ⇔ B = 2
C = 0
2C + A = 0
b) ðặt :
(
1
Vậy : I 2 = ∫
0
[
)
(
)
1
4x − 2
2
2x
dx
=
−
+
dx
2
∫
x
x
2
1
+
+
x 2 + 1 (x + 2)
0
(
)
]
1
= − 2 ln x + 2 + ln x 2 + 1 = −2 ln 3 + ln 2 + ln 2 − ln 1 = ln
0
4
9
Bạn ñọc tự làm :
3
5
a) I1 = ∫
x +1
dx
2
x ( x − 1)
b) I 2 = ∫
c) I 3 = ∫
x −1
dx
4x3 − x
d) I 3 =
2
2
1
2
2
3
dx
x + 2x − 3
∫x
3
2
4
x
dx
− 3x 2 + 2
HD:
1
A
B
x +1
A B
C
= + 2+
=
+
b) 2
x −1
x + 2x − 3 x −1 x + 3
x ( x − 1) x x
3
x −1 1
x−4
x
A
B
C
D
d) 4
=
+
+
+
= 1 +
c) 3
2
x − 3x + 2 x − 1 x + 1 x + 2 x − 2
4 x − x 4 x(2 x + 1)(2 x − 1)
a)
2
ðẳng thức tích phân :
Muốn chứng minh ñẳng thức trong tích phân ta thường dùng cách ñổi biến số và nhận
xét một số ñặc ñiểm sau .
* Cận tích phân , chẵn lẻ , tuần hoàn , cận trên + cận dưới, ….
Chúng ta cần phải nhớ những ñẳng thức nầy và xem nó như 1 bổ ñề áp dụng.
BÀI TẬP
1
1
0
0
Chứng minh rằng : ∫ x m (1 − x )n dx = ∫ x n (1 − x )m dx
Bài làm :
1
Xét I = ∫ x m (1 − x )n dx
0
ðặt : t = 1 − x ⇒ dt = −dx ⇒ dx = −dt
[email protected] | http://ebook.here.vn - Thư viện sách trực tuyến
Trang 8
x = 0 → t = 1
x = 1 → t = 0
ðổi cận :
1
0
1
Vậy : I = ∫ x (1 − x ) dx = − ∫ (1 − t ) t dt = ∫ (1 − t )m t n dt (ñpcm)
n
m
m n
0
1
0
Chứng minh rằng nếu f (x) là hàm lẻ và liên tục trên ñoạn [− a, a ] thì :
a
∫ f (x )dx = 0
I=
−a
Bài làm :
0
a
I=
∫
f ( x)dx =
−a
∫
−a
a
f ( x )dx + ∫ f ( x )dx
(1)
0
0
Xét
∫ f (x )dx
. ðặt t = − x ⇒ dt = −dx ⇒ dx = −dt
−a
x = −a → t = a
x = 0 → t = 0
ðổi cận :
V ậy :
0
a
a
−a
0
0
∫ f (x )dx = ∫ f (− t )dt = − ∫ f (t )dt
Thế vào (1) ta ñược : I = 0 (ñpcm)
Tương tự bạn ñọc có thể chứng minh : Nếu f (x) là hàm chẳn và liên tục trên ñoạn
[− a, a] thì
a
I=
∫
−a
a
f ( x )dx = 2 ∫ f ( x )dx
0
Cho a > 0 và f (x ) là hàm chẵn , liên tục và xác ñịnh trên R .
f (x )
∫−α a x + 1 dx = ∫0 f (x )dx
α
Chứng minh rằng :
α
f (x )
f (x )
f (x )
dx = ∫ x
dx + ∫ x
dx
x
a
1
a
1
+1
+
+
−α
0
0
Xét
α
0
∫α a
−
α
Bài làm :
(1)
f (x )
dx . ðặt t = − x ⇒ dt = − dx ⇒ dx = − dt
x
+1
∫α a
−
x = −α → t = α
x = 0 → t = 0
ðổi cận :
f (x )
f (− t )
a t f (t )
dx
=
dt
=
∫ a x + 1 ∫0 a −t + 1 ∫0 at + 1
−α
0
Vậy :
α
α
[email protected] | http://ebook.here.vn - Thư viện sách trực tuyến
Trang 9
f (x )
a x f (x )
f (x )
dx + ∫ x
dx = ∫ f (x )dx (ñpcm)
Thế vào (1) ta ñược : ∫ x dx = ∫ x
a +1
a +1
a +1
−α
−α
0
0
α
α
0
α
Cho hàm số f (x ) liên tục trên [0,1] . Chứng minh rằng :
π
∫ x. f (sin x )dx =
π
2
0
π
∫ f (sin x )dx
0
Bài làm :
π
Xét ∫ x. f (sin x )dx . ðặt t = π − x ⇒ dt = −dx ⇒ dx = −dt
0
x = 0 → t = π
x = π → t = 0
ðổi cận :
π
π
π
Vậy : ∫ x. f (sin x )dx = ∫ (π − t ). f [sin (π − t )]dt = ∫ (π − t ). f (sin t )dt
0
0
0
π
π
0
0
= π ∫ f (sin t )dt − ∫ t. f (sin t )dt
π
π
⇒ 2 ∫ x. f (sin x )dx = π ∫ f (sin x )dx
0
0
π
⇒
π
π
∫ x. f (sin x )dx = 2 ∫ f (sin x )dx
0
0
Từ bài toán trên , bạn ñọc có thể mở rộng bài toán sau .
Nếu hàm số f (x ) liên tục trên [a, b] và f (a + b − x ) = f (x ) . Thì ta luôn có :
b
∫ x. f (x )dx =
a
π
a+b
f ( x )dx
2 ∫0
Cho hàm số f (x ) liên tục,xác ñịnh , tuần hoàn trên R và có chu kì T .
a +T
∫
Chứng minh rằng :
a
T
f ( x )dx = ∫ f ( x )dx
0
Bài làm :
a +T
∫
a
T
a +T
a
T
f ( x )dx = ∫ f (x )dx +
∫
0
T
a +T
0
T
f ( x )dx = ∫ f ( x )dx + ∫ f ( x )dx +
Vậy ta cần chứng minh
a
a
a +T
0
T
∫ f (x )dx
∫ f (x )dx = ∫ f (x )dx
a
Xét
∫ f (x )dx . ðặt
t = x +T
⇒ dt = dx
0
[email protected] | http://ebook.here.vn - Thư viện sách trực tuyến
Trang 10
x = 0 → t = T
x = a → t = a + T
ðổi cận :
a +T
a +T
∫ f (t − T )dt = ∫ f (t )dt
Vậy :
T
a +T
T
T
a
0
∫ f (x )dx = ∫ f (x )dx
Hay :
(ñpcm)
Từ bài toán trên , ta có hệ quả sau :
Nếu hàm số f (x ) liên tục,xác ñịnh , tuần hoàn trên R và có chu kì T , thì ta luôn
T
2
T
có :
∫ f (x )dx = ∫ f (x )dx
0
−
T
2
Bạn ñọc tự làm :
1
(
1
a) I1 = ∫ x(1 − x ) dx
)
b) I 2 = ∫ sin 2 x. cos x ln x + x 2 + 1 dx
6
−1
0
π
π
x. sin x
dx
2
x
1
+
cos
0
x. sin x
dx
2
x
9
+
4
cos
0
c) I 3 = ∫
d) I 4 = ∫
π
2
e) I 5 =
∫π
−
x 2 sin x
1+ 2x
x 2 + sin x
dx
1+ x2
−1
1
f) I 6 = ∫
dx
2
2π
(
)
g) I 7 = ∫ ln sin x + 1 + sin x dx
∗
2
0
2009π
∗
h) I 8 =
∫
1 − cos 2 x dx
0
Tích phân từng phần :
Cho hai hàm số u và v có ñạo hàm liên tục trên ñoạn [a, b] , thì ta có :
b
b
∫ udv = [uv] a − ∫ vdu
b
a
a
Trong lúc tính tính tích phân từng phần ta có những ưu tiên sau :
*ưu tiên1: Nếu có hàm ln hay logarit thì phải ñặt u = ln x hay u = log a x .
*ưu tiên 2 : ðặt u = ?? mà có thể hạ bậc.
BÀI TẬP
Tính các tích phân sau :
[email protected] | http://ebook.here.vn - Thư viện sách trực tuyến
Trang 11
π
1
e
2
a) I1 = ∫ x.e x dx
b) I 2 = ∫ x 2 . cos xdx
0
c) I 3 = ∫ ln xdx
1
0
Bài làm :
u = x ⇒ du = dx
a) ðặt :
x
x
dv = e dx ⇒ v = e
1
1
Vậy : I1 = ∫ x.e x dx = x.e x 0 − ∫ e x dx = e − e x 0 = e − (e − 1) = 1
1
0
1
0
u = x ⇒ du = 2 xdx
dv = cos xdx ⇒ v = sin x
2
b) ðặt :
π
1
π
π
2
Vậy : I1 = ∫ x.e x dx = − x. cos x 02 − 2 ∫ x. sin xdx =
0
π
2
4
0
2
− 2 ∫ x. sin xdx
(1)
0
π
2
Ta ñi tính tích phân ∫ x. sin xdx
0
u = x ⇒ du = dx
dv = sin xdx ⇒ v = − cos x
ðặt :
π
π
π
2
π
2
π
∫ x. sin xdx = − x. cos x 02 + ∫ cos xdx = − x. cos x 02 + sin 02 = 1
Vậy :
0
0
1
Thế vào (1) ta ñược : I1 = ∫ x.e x dx =
π2 −8
4
0
1
u = ln x ⇒ du = dx
c) ðặt :
x
dv = dx ⇒ v = x
e
e
Vậy : I 3 = ∫ ln xdx = x. ln x 1 − ∫ dx = x. ln x 1 − x 0 = 1
e
1
e
e
1
Tính các tích phân sau :
π
π
a) I1 = ∫ e . sin xdx
x
0
4
x
b) I 2 = ∫ 2 dx
cos x
0
eπ
c) I 3 = ∫ cos(ln x )dx
1
Bài làm :
u = e x ⇒ du = e x dx
dv = sin xdx ⇒ v = − cos x
a) ðặt :
π
π
π
Vậy : I1 = ∫ e x . sin xdx = − e x . cos x 0 + ∫ e x . cos xdx = eπ + 1 + J (1)
0
0
[email protected] | http://ebook.here.vn - Thư viện sách trực tuyến
Trang 12
u = e x ⇒ du = e x dx
ðặt :
dv = cos xdx ⇒ v = sin x
π
π
π
Vậy : J = ∫ e x . cos xdx = e x . sin x 0 − ∫ e x . sin xdx = − I
0
0
Thế vào (1) ta ñược : 2 I1 = eπ + 1 ⇒ I1 =
eπ + 1
2
u = x ⇒ du = dx
b) ðặt :
1
dv = cos 2 x dx ⇒ v = tan x
π
π
4
π
π
π
2
x
4 =
4 − tan xdx =
(
)
.
tan
ln
cos
dx
=
x
x
+
x
+ ln
2
∫
0
0
cos x
4
4
2
0
0
4
Vậy : I 2 = ∫
π
1
u = cos(ln x ) ⇒ du = − sin (ln x )dx
c) ðặt :
x
dv = dx ⇒ v = x
eπ
eπ
Vậy : I 3 = ∫ cos(ln x )dx = x. cos(ln x ) 1 + ∫ sin (ln x )dx = −(eπ + 1) + J
eπ
1
1
1
u = sin (ln x ) ⇒ du = cos(ln x )dx
ðặt :
x
dv = dx ⇒ v = x
eπ
eπ
eπ
Vậy : I 3 = ∫ sin (ln x )dx = x. sin (ln x ) 1 − ∫ cos(ln x )dx = 0 − I 3
1
1
Thế vào (1) ta ñược : 2 I 3 = −(eπ + 1) ⇒ I 3 = −
eπ + 1
2
Bạn ñọc tự làm :
ln 2
a) I1 = ∫ x.e − x dx
0
2
1
1
−
dx
2
ln
ln
x
x
e
c) I 3 = ∫
e
b) I 2 = ∫ (1 − ln x )2 dx
1
(
1
)
d) I 4 = ∫ ln x + 1 + x 2 dx
0
π
3
e) I 5 = ∫ sin x. ln(tan x )dx
π
e
f) I 6 = ∫ cos 2 (ln x )dx
1
4
π
4
g) I ∗ 7 = ∫ x 2 cos 2 x
0
π
1 + sin x x
e dx
1 + cos x
0
2
h) I ∗ 7 = ∫
Tích phân hàm trị tuyệt ñối, min , max :
[email protected] | http://ebook.here.vn - Thư viện sách trực tuyến
Trang 13
b
Muốn tính I = ∫ f (x ) dx ta ñi xét dấu f (x ) trên ñoạn [a, b] , khử trị tuyệt ñối
a
b
Muốn tính I = ∫ max[ f (x ), g (x )]dx ta ñi xét dấu f (x ) − g (x ) trên ñoạn [a, b]
a
b
Muốn tính I = ∫ min[ f (x ), g (x )]dx ta ñi xét dấu f (x ) − g (x ) trên ñoạn [a, b]
a
Tính các tích phân sau :
2
4
b) I1 = ∫ x 2 + 2 x − 3 dx
a) I1 = ∫ x − 2 dx
1
Bài làm :
x 1
a)
x-2
0
2
-
4
0
+
2
4
x2 x2
Vậy : I1 = ∫ x − 2 dx = ∫ (2 − x )dx + ∫ (x + 2 )dx = 2 x − + − 2 x
2 1 2
2
1
1
2
1
5
= (4 − 2 ) − 2 − + [(8 − 8) − (2 − 4 )] =
2
2
4
4
2
b) Lập bảng xét dấu x 2 + 2 x − 3 , x ∈ [0,2] tương tự ta ñược
2
1
0
0
(
2
)
(
)
I1 = ∫ x 2 + 2 x − 3 dx = − ∫ x 2 + 2 x − 3 dx + ∫ x 2 + 2 x − 3 dx
1
.
1
2
x3
x3
I1 = 3 x − x 2 − + − 3 x + x 2 + = 4
3 0
3 1
1
Tính I a = ∫ x x − a dx với a là tham số :
0
Bài làm :
x
x-a
−∞
-
a
0
+∞
+
(Từ bảng xét dấu trên ta có thể ñánh giá ).
Nếu a ≤ 0 .
[email protected] | http://ebook.here.vn - Thư viện sách trực tuyến
Trang 14
1
1
I a = ∫ x x − a dx = ∫
0
0
1
x 3 ax 2
1 a
x − ax dx = −
= −
2 0 3 2
3
(
)
2
Nếu 0 < a < 1 .
1
a
(
1
)
(
)
I a = ∫ x x − a dx = − ∫ x − ax dx + ∫ x 2 − ax dx
0
2
0
a
1
a
ax 2 x 3 ax 2 x 3
1 a 2 a3
+
+ = −
=
− + −
3 0 2
3 a 3 2
2
2
Nếu a ≥ 1 .
1
x 3 ax 2
1 a
I a = ∫ x x − a dx = − ∫ x − ax dx = − −
=− +
2 0
3 2
3
0
0
1
1
(
)
2
2
3
Tính : a) I1 = ∫ min (1, x )dx
(
)
I 2 = ∫ max x 2 , x dx
2
0
0
Bài làm :
a) Xét hiệu số : (1 − x 2 ) ∀x ∈ [0,2]
2
(
1
)
2
2
4
x3
2
Vậy : I1 = ∫ min 1, x dx = ∫ x dx + ∫ dx =
+ x1 =
3 0
3
0
0
1
2
2
b) Xét hiệu số : x(x − 1) ∀x ∈ [0,3] tương tự như trên ta có .
3
(
1
)
1
3
3
x2
x3
55
I 2 = ∫ max x , x dx = ∫ xdx + ∫ x dx =
+
=
2 0 3 1 6
0
0
1
2
2
Bạn ñọc tự làm :
π
3
2
−2
0
3π
4
a) I1 = ∫ min (x, x 2 − 3)dx b) I 2 = ∫ max(sin x, cos x )dx c) I 3 = ∫ sin x − cos x dx
0
3
5
−2
1
d) I 4 = ∫ max (x 2 ,4 x − 3)dx d) I ∗ 4 = ∫ x + 2 x − 1 + x − 2 x − 1 dx
Nguyên hàm , tích phân của hàm số vô tỷ :
Trong phần nầy ta chỉ nghiên cứu những trường hợp ñơn giản của tích phân Abel
(
)
Dạng 1: ∫ R x, ax 2 + bx + c dx ở ñây ta ñang xét dạng hữu tỷ.
2
a > 0
− ∆ 2ax + b
2
→ ax + bx + c =
1 +
4a − ∆
∆ < 0
∫ R(x,
)
∫ S (t,
ax 2 + bx + c dx =
t=
)
1 + t 2 dt Tới ñây , ñặt t = tan u .
2 ax +b
−∆
[email protected] | http://ebook.here.vn - Thư viện sách trực tuyến
Trang 15
2
a < 0
− ∆ 2ax + b
2
→ ax + bx + c =
Dạng 2:
1 −
4a − ∆
∆ < 0
∫ R (x,
)
∫ S (t ,
ax 2 + bx + c dx =
t=
)
1 − t 2 dt Tới ñây , ñặt t = sin u .
2 ax + b
−∆
2
a > 0
∆ 2ax + b
2
→ ax + bx + c =
Dạng 3:
− 1
4a − ∆
∆ > 0
∫ R (x,
)
∫ S (t ,
ax 2 + bx + c dx =
t=
2 ax + b
dx
Một số cách ñặt thường gặp :
2
2
ñặt x = a. cos t
∫ S x, a − x dx
(
∫ S (x,
∫ S (x,
∫ S (x,
∫ S x,
a2
x2
)
+ x )dx
− a )dx
ñặt x = a. tan t
2
ñặt x =
2
)
ax + b
cx + d
a
cos t
ax + bx + c
2
∫
=
t=
1
dt
αt + µt + ζ
2
αx + β
0≤t ≤π
−
t≠
π
2
π
2
0
ñặt ax 2 + bx + c = t (x − x0 ) ; ax0 + bx0 + c = 0
ax 2 + bx + c = ± a .x ± t
; a>0
ax 2 + bx + c dx
m
1
.
sin u
∆
∫ (αx + β )
Dạng 4 (dạng ñặc biệt) :
)
t 2 − 1 dt Tới ñây, ñặt t =
ñặt t = m
ax + b
cx + d
; ad − cb ≠ 0
dx
Tính : I = ∫
(x
2
+ 4x + 7
)
3
Bài làm :
∫
dx
(x
2
+ 4x + 7
)
3
=
dt
∫
t = x+ 2
(t
2
)
+3
3
ðặt : t = 3 tan u ⇒ dt = 3 (tan 2 u + 1)du
Ta có I =
∫
(
)
3 tan 2 u + 1 du
(
)
3
=
1
3
∫ cos udu
3 tan u
3 3. tan u + 1
1
1
t
1
x+2
= sin u + C =
+C =
+C
3
3 t2 +1
3 x2 + 4x + 7
3 tan u
2
[email protected] | http://ebook.here.vn - Thư viện sách trực tuyến
Trang 16
Tính : a) I = ∫
xdx
b) I = ∫
x2 + x + 1
dx
x x2 − 2x − 1
Bài làm :
xdx
a) ∫
I=
x + x +1
2
1
2
=∫
3t − 1
∫
t2 +1
2 x +1
t=
3
xdx
=
2
1 3
x + +
2 4
dt =
1
2
3t − 1
∫
2 x +1
t=
3
t2 +1
(
dt
)
3 2
1
t + 1 − ln t + t 2 + 1 + C
2
2
1
1
+ ln x + + x 2 + x + 1 + C
2
2
1
dt
b)ðặt : x = ⇒ dx = − 2
t
t
dx
dt
t +1
I =∫
=−∫
= − arcsin
+C
2
2
x x 2 − 2x −1
1
(
)
t
−
+
2
1
x=
= x2 + x + 1 −
t
1
+1
x +1
= − arcsin x
+ C = − arcsin
+C
2
2
Tìm các nguyên hàm sau
dx
1+ x + 3 1+ x
a) I = ∫
b) I = ∫
dx
x +1+ x +1
Bài làm :
a)ðặt : t = 6 1 + x ⇒ t 6 = 1 + x ⇒ 6t 5 dt = dx
Vậy : I = ∫
dx
t 5 dt
1
dt
=
= 6 ∫ t 2 − t +1−
6
3
2
∫
3
t +1
t +t
1+ x + 1+ x
t = 6 1+ x
t = 6 1+ x
= 2t 3 − 3t 2 + 6t − 6 ln t + 1 + C
= 2 1 + x − 33 1 + x + 66 1 + x − 6 ln 6 1 + x + 1 + C
b) I = ∫
=
Xét
∫
1
1+ x − x +1
1 −2
dx
1
x +1
dx = ∫ x + 1dx − ∫
dx
=∫
2
2
x
2 x
x +1+ x +1
x +1
1
1
x+ x − ∫
dx
x
2
2
x +1
dx
x
ðặt : t =
x +1
x
(1)
⇒
x=
1
2t
⇒ dx = −
dt
2
t −1
t 2 −1
2
(
)
[email protected] | http://ebook.here.vn - Thư viện sách trực tuyến
Trang 17
Vậy :
x +1
dx = −2
x
∫
t=
t 2 dt
∫ (t − 1)2 = OK
x +1
x
Tìm các nguyên hàm sau :
a) I = ∫ x 2 . x 2 + 9dx
b) I = 16 ∫ x 2 . x 2 + 4dx
Bài làm :
x2 + 9 = x − t
a)ðặt :
⇒
t2 + 9 − t2 − 9
.
.
I1 = ∫
2
2t 2t
=−
Vậy :
(
)
(
)
1 3 162 6561
1 t4
6561
− 162 ln t − 4 + C
=
−
t
dt
−
+
5
∫
16
16 4
4t
t
t
(
1 x − x2 + 9
=−
16
4
x2 + 4 = x − t
b)ðặt :
t2 − 9
t2 + 9
dt
⇒ dx =
2t
2t 2
2
2
1 t 4 − 81
t2 − 9
dt = − ∫
dt
4t 2
16
t5
x=
) − 162 ln x −
4
⇒
x=
(
x2 + 9 −
t2 − 4
2t
t2 + 4 − t2 − 4 t2 − 4
.
.
I = 16 ∫
2
2
2t 2t
4t
)
+C
4
2
4 x− x +9
⇒ dx =
2
dt = − ∫
(t
4
6561
(
)
t2 + 4
dt
2t 2
)
2
− 16
dt
t5
t4
36 256
64
= −∫ t 3 −
+ 5 dt = − − 36 ln t − 4 + C
t
t
t
4
(
x − x2 + 4
= −
4
)
4
+ 36 ln x − x 2 + 4 −
+C
4
2
x− x +4
(
64
)
Tính các tích phân sau :
−8
1
dx
dx
x
1
−
x
−3
a) I1 = ∫ x − x 2 dx
b) I 2 = ∫
1
2
Bài làm :
1
I1 = ∫
1
2
1
1
2
x − x dx = ∫ 1 − (2 x − 1) dx
21
2
2
[email protected] | http://ebook.here.vn - Thư viện sách trực tuyến
Trang 18
1
2
ðặt : 2 x − 1 = sin t ⇒ dx = cos tdt
1
x = 2 → t = 0
ðổi cận :
x = 1 → t = π
2
π
π
π
2
1
12
1
1
2
Vậy : I1 = ∫ cos tdt = ∫ (1 + cos 2t )dt = 1 + sin 2t
40
80
8 2
0
2
π
1 π
= − 0 − (0 + 0 ) =
8 2
16
b) ðặt : t = 1 − x ⇒ − 2tdt = dx
x = −3 → t = 2
x = −8 → t = 3
ðổi cận :
−8
3
3
dx
tdt
dt
Vậy : I 2 = ∫
dx = 2 ∫
= 2∫
2
1− t t
1− t 2
−3 x 1 − x
2
2
(
)
3
t −1
1
= − ln
= − ln − ln 1 = ln 2
t +1 2
2
Bạn ñọc tự làm :
a) I1 = ∫
dx
x x2 + 1
d) I 4 = ∫ 1 + x 2 dx
b) I 2 = ∫ 4 x − x 2 dx
d) I ∗5 = ∫
1 + x2 − 1
1 − x2 − 1
c) I 3 = ∫
dx
d) I ∗6 =
dx
(x
2
+4
)
3
1
1 + x2 + 1
dx
Bất ñẳng thức tích phân :
b
Nếu f (x ) ≥ 0 ∀x ∈[a, b] ⇒ ∫ f (x )dx ≥ 0
a
b
b
Nếu f (x ) ≥ g (x ) ∀x ∈[a, b] ⇒ ∫ f (x )dx ≥ ∫ g (x )dx
a
a
b
Nếu m ≤ f (x ) ≤ ∀x ∈[a, b] ⇒ m(b − a ) ≤ ∫ f (x )dx ≤ M (b − a )
a
Trong các trường hợp nầy ta thường dùng khảo sát , Bunhiacopxki, AM-GM
Và các bước chặn sinx,cosx
BÀI TẬP
[email protected] | http://ebook.here.vn - Thư viện sách trực tuyến
Trang 19
Chứng minh các bất ñẳng thức sau :
1
1
4
a) ∫ x(1 − x )dx ≤
0
2
5
2
b) ≤ ∫
1
x
1
dx ≤
2
x +1
2
c) ∫ ( 1 + x + 1 − x )dx ≤ 2
1
0
Bài làm:
a)Áp dụng AM-GM ta có :
1
x + (1 − x )
=
∀x ∈ [0,1]
x(1 − x ) ≤
2
4
1
1
1
1
Vậy : ∫ x(1 − x )dx ≤ ∫ dx = (ñpcm)
40
4
0
2
b) Xét hàm số : f (x ) =
x
∀x ∈ [1,2]
x +1
2
ðạo hàm :
f ′( x ) =
1 − x2
(x
2
)
+1
2
x = 1
f ′( x ) = 0 ⇔
x = −1
1
f (1) = 2
Ta có :
f (2 ) = 2
5
2
1
x
≤ 2
≤
∀x ∈ [1,2]
5 x +1 2
2
2
2
2
1
x
Vậy : ⇒ ∫ dx ≤ ∫ 2 dx ≤ ∫ dx
51
21
x +1
1
2
⇒
2
1
x
≤∫ 2
dx ≤
5 1 x +1
2
Áp dụng Bunhicopxki ta có :
1 + x + 1 − x ≤ 12 + 12 1 + x + 1 − x = 2 ∀x ∈ [0,1]
∫(
1
Vậy :
)
1 + x + 1 − x dx ≤ 2(1 − 0 )
0
∫(
)
1
1 + x + 1 − x dx ≤ 2 (ñpcm)
0
e − x . sin x
π
∫1 x 2 + 1 dx < 12e
3
Chứng minh rằng :
[email protected] | http://ebook.here.vn - Thư viện sách trực tuyến
Trang 20