Các phương pháp tìm nguyên hàm, tích phân
Đẳng thức tích phân :
Muốn chứng minh đẳng thức trong tích phân ta thường dùng cách đổi biến số và nhận
xét một số đặc điểm sau .
* Cận tích phân , chẵn lẻ , tuần hoàn , cận trên + cận dưới, .
Chúng ta cần phải nhớ những đẳng thức nầy và xem nó như 1 bổ đề áp dụng
4 1 4 1 3 3 xxx x xx x d) 221123 24 − + + + + + − = +− x D x C x B x A xx x 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 Chứng minh rằng : ( ) ( )∫ ∫ −=− 1 0 1 0 11 dxxxdxxx mnnm Bài làm : Xét ( )∫ −= 1 0 1 dxxxI nm ðặt : dtdxdxdtxt −=⇒−=⇒−=1 Trang 9 ðổi cận : =→= =→= 01 10 tx tx Vậy : ( ) ( ) ( )∫ ∫∫ −=−−=−= 0 1 1 0 1 0 111 dtttdtttdxxxI nmnmnm (ñpcm) Chứng minh rằng nếu )(xf là hàm lẻ và liên tục trên ñoạn [ ]aa,− thì : ( )∫ − == a a dxxfI 0 Bài làm : ( ) ( ) ( )1)( 0 0 ∫ ∫ ∫ − − +== a a a a dxxfdxxfdxxfI Xét ( )∫ − 0 a dxxf . ðặt dtdxdxdtxt −=⇒−=⇒−= ðổi cận : =→= =→−= 00 tx atax V ậy : ( ) ( ) ( )∫ ∫∫ −=−= − a a a dttfdttfdxxf 0 0 0 Thế vào (1) ta ñược : 0=I (ñpcm) Tương tự bạn ñọc có thể chứng minh : Nếu )(xf là hàm chẳn và liên tục trên ñoạn [ ]aa,− thì ( ) ( )∫ ∫ − == a a a dxxfdxxfI 0 2 Cho 0>a và ( )xf là hàm chẵn , liên tục và xác ñịnh trên R . Chứng minh rằng : ( ) ( )∫ ∫ − = + α α α dxxfdx a xf x 01 Bài làm : Xét ( ) dx a xf x∫ − + 0 1α . ðặt dtdxdxdtxt −=⇒−=⇒−= ðổi cận : =→= =→−= 00 tx tx αα Vậy : ( ) ( ) ( )∫ ∫∫ +=+ − = + −− α α α 0 0 0 111 t t tx a tfa dt a tf dx a xf ( ) ( ) ( ) ( )∫ ∫ ∫ − − + + + = + α α α α0 0 1 111 dx a xf dx a xf dx a xf xxx Trang 10 Thế vào (1) ta ñược : ( ) ( ) ( ) ( )∫∫ ∫ ∫ =+++=+− − αα α α α 0 0 0 111 dxxfdx a xf dx a xfa dx a xf xx x x (ñpcm) Cho hàm số ( )xf liên tục trên [ ]1,0 . Chứng minh rằng : ( ) ( )∫ ∫= π ππ 0 0 sin 2 sin. dxxfdxxfx Bài làm : Xét ( )∫ π 0 sin. dxxfx . ðặt dtdxdxdtxt −=⇒−=⇒−= π ðổi cận : =→= =→= 0 0 tx tx π π Vậy : ( ) ( ) ( )[ ] ( ) ( )∫ ∫∫ −=−−= π ππ πππ 0 00 sin.sin.sin. dttftdttftdxxfx ( ) ( )∫ ∫−= π π π 0 0 sin.sin dttftdttf ( ) ( ) ( ) ( )dxxfdxxfx dxxfdxxfx ∫∫ ∫∫ =⇒ =⇒ ππ ππ π π 00 00 sin 2 sin. sinsin.2 Từ bài toán trên , bạn ñọc có thể mở rộng bài toán sau . Nếu hàm số ( )xf liên tục trên [ ]ba, và ( ) ( )xfxbaf =−+ . Thì ta luôn có : ( ) ( )∫ ∫ + = b a dxxf ba dxxfx π 02 . Cho hàm số ( )xf liên tục,xác ñịnh , tuần hoàn trên R và có chu kì T . Chứng minh rằng : ( ) ( )∫ ∫ + = Ta a T dxxfdxxf 0 Bài làm : ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )∫∫∫∫∫ ∫ +++ ++=+= Ta T T a Ta T Ta a T a dxxfdxxfdxxfdxxfdxxfdxxf 0 0 Vậy ta cần chứng minh ( ) ( )∫ ∫ + = a Ta T dxxfdxxf 0 Xét ( )∫ a dxxf 0 . ðặt dxdtTxt =⇒+= Trang 11 ðổi cận : +=→= =→= Tatax Ttx 0 Vậy : ( ) ( )∫ ∫ + + =− Ta T Ta T dttfdtTtf Hay : ( ) ( )∫ ∫ + = Ta a T dxxfdxxf 0 (ñpcm) Từ bài toán trên , ta có hệ quả sau : Nếu hàm số ( )xf liên tục,xác ñịnh , tuần hoàn trên R và có chu kì T , thì ta luôn có : ( ) ( )∫ ∫ − = T T T dxxfdxxf 0 2 2 Bạn ñọc tự làm : a) ( )∫ −= 1 0 6 1 1 dxxxI b) ( )∫ − ++= 1 1 22 2 1lncos.sin dxxxxxI c) ∫ += π 0 23 cos49 sin. dx x xx I d) ∫ += π 0 24 cos1 sin. dx x xx I e) ∫ − + = 2 2 2 5 21 sin π π dx xx I x f) ∫ − + + = 1 1 2 2 6 1 sin dx x xx I g) ( )∫ ++=∗ π2 0 2 7 sin1sinln dxxxI h) dxxI ∫ −=∗ π2009 0 8 2cos1 Tích phân từng phần : Cho hai hàm số u và v có ñạo hàm liên tục trên ñoạn [ ]ba, , thì ta có : [ ]∫ ∫−= b a b a b a vduuvudv 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 xu ln= hay xu alog= . *ưu tiên 2 : ðặt ??=u mà có thể hạ bậc. BÀI TẬP Tính các tích phân sau : Trang 12 a) ∫= 1 0 1 . dxexI x b) ∫= 2 0 2 2 cos. π xdxxI c) ∫= e xdxI 1 3 ln Bài làm : a) ðặt : =⇒= =⇒= xx evdxedv dxduxu Vậy : ( ) 11.. 1 0 1 0 1 0 1 0 1 =−−=−=−== ∫∫ eeeedxeexdxexI xxxx b) ðặt : =⇒= =⇒= xvxdxdv xdxduxu sincos 22 Vậy : ( )1sin.2 4 sin.2cos.. 2 0 2 0 2 2 0 1 0 1 ∫∫∫ −=−−== ππ π π xdxxxdxxxxdxexI x Ta ñi tính tích phân ∫ 2 0 sin. π xdxx ðặt : −=⇒= =⇒= xvxdxdv dxduxu cossin Vậy : 1sincos.coscos.sin. 2 0 2 0 2 0 2 0 2 0 =+−=+−= ∫∫ ππ π π π xxxdxxxxdxx Thế vào (1) ta ñược : 4 8 . 21 0 1 − == ∫ π dxexI x c) ðặt : =⇒= =⇒= xvdxdv dx x duxu 1 ln Vậy : 1ln.ln.ln 01 1 1 1 3 =−=−== ∫∫ ee e e e xxxdxxxxdxI Tính các tích phân sau : a) ∫= π 0 1 sin. xdxeI x b) ∫= 4 0 22 cos π dx x x I c) ( )∫= πe dxxI 1 3 lncos Bài làm : a) ðặt : −=⇒= =⇒= xvxdxdv dxedueu xx cossin Vậy : ( )∫∫ ++=+−== π ππ π 0 0 0 1 11cos.cos.sin. JexdxexexdxeI xxx Trang 13 ðặt : =⇒= =⇒= xvxdxdv dxedueu xx sincos Vậy : IxdxexexdxeJ xxx −=−== ∫∫ π π π 0 0 0 sin.sin.cos. Thế vào (1) ta ñược : 2 1 12 11 + =⇒+= π π eIeI b) ðặt : =⇒= =⇒= xvdx x dv dxduxu tan cos 1 2 Vậy : ( ) 2 2 ln 4 cosln 4 tantan. cos 4 0 4 0 4 0 4 0 22 +=+=−== ∫∫ ππ π π π π xxdxxxdx x x I c) ðặt : ( ) ( ) =⇒= −=⇒= xvdxdv dxx x duxu lnsin 1 lncos Vậy : ( ) ( ) ( ) ( ) JedxxxxdxxI e e e ++−=+== ∫∫ 1lnsinlncos.lncos 1 1 1 3 π π π π ðặt : ( ) ( ) =⇒= =⇒= xvdxdv dxx x duxu lncos 1 lnsin Vậy : ( ) ( ) ( ) 3 1 1 1 3 0lncoslnsin.lnsin IdxxxxdxxI e e e −=−== ∫∫ π π π Thế vào (1) ta ñược : ( ) 2 1 12 33 + −=⇒+−= π π eIeI Bạn ñọc tự làm : a) ∫ −= 2ln 0 1 . dxexI x b) ( )∫ −= e dxxI 1 2 2 ln1 c) ∫ −= 2 23 ln 1 ln 1 e dx xx I d) ( )∫ ++= 1 0 2 4 1ln dxxxI e) ( )∫= 3 4 5 tanln.sin π π dxxxI f) ( )∫= e dxxI 1 2 6 lncos g) ∫=∗ 4 0 2 7 2cos π xxI h) ∫ + + =∗ 2 0 7 cos1 sin1 π dxe x x I x Tích phân hàm trị tuyệt ñối, min , max : Trang 14 Muốn tính ( )∫= b a dxxfI ta ñi xét dấu ( )xf trên ñoạn [ ]ba, , khử trị tuyệt ñối Muốn tính ( ) ( )[ ]∫= b a dxxgxfI ,max ta ñi xét dấu ( ) ( )xgxf − trên ñoạn [ ]ba, Muốn tính ( ) ( )[ ]∫= b a dxxgxfI ,min ta ñi xét dấu ( ) ( )xgxf − trên ñoạn [ ]ba, Tính các tích phân sau : a) ∫ −= 4 1 1 2dxxI b) ∫ −+= 2 0 2 1 32 dxxxI Bài làm : x 1 2 4 a) x-2 - 0 + Vậy : ( ) ( ) 4 2 22 1 24 2 2 1 4 1 1 222 2222 −+ −=++−=−= ∫∫∫ x xx xdxxdxxdxxI ( ) ( ) ( )[ ] 2 5 4288 2 1 224 =−−−+ −−−= b) Lập bảng xét dấu [ ]2,0,322 ∈−+ xxx tương tự ta ñược ( ) ( )∫∫∫ −++−+−=−+= 2 1 2 1 0 2 2 0 2 1 323232 dxxxdxxxdxxxI . Tính ∫ −= 1 0 dxaxxI a với a là tham số : Bài làm : x ∞− a ∞+ x-a - 0 + (Từ bảng xét dấu trên ta có thể ñánh giá ). Nếu 0≤a . 4 3 3 3 3 2 1 3 2 1 0 3 2 1 = ++−+ −−= x xx x xxI Trang 15 ( )∫∫ −= −=−=−= 1 0 1 0 23 2 1 0 23 1 23 aaxx dxaxxdxaxxIa Nếu 10 << a . ( ) ( )∫ ∫∫ −+−−=−= a a a dxaxxdxaxxdxaxxI 0 1 22 1 0 223 1 3232 32132 0 32 aaxaxxax a a +−= +−+ −= Nếu 1≥a . ( )∫∫ +−= −−=−−=−= 1 0 1 0 23 2 1 0 23 1 23 aaxx dxaxxdxaxxIa Tính : a) ( )∫= 2 2 1 ,1min dxxI ( )∫= 3 2 2 ,max dxxxI Bài làm : a) Xét hiệu số : ( ) [ ]2,01 2 ∈∀− xx Vậy : ( ) 3 4 3 ,1min 2 1 2 0 32 1 1 0 2 2 0 2 1 =+=+== ∫∫∫ x x dxdxxdxxI b) Xét hiệu số : ( ) [ ]3,01 ∈∀− xxx tương tự như trên ta có . ( ) 6 55 32 ,max 3 1 31 0 23 1 2 1 0 3 0 2 2 =+=+== ∫∫∫ xx dxxxdxdxxxI Bạn ñọc tự làm : a) ( )∫ − −= 3 2 2 1 3,min dxxxI b) ( )∫= 2 0 2 cos,sinmax π dxxxI c) ∫ −= 4 3 0 3 cossin π dxxxI d) ( )∫ − −= 3 2 2 4 34,max dxxxI d) ∫ −−+−+=∗ 5 1 4 1212 dxxxxxI 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: ( )∫ ++ dxcbxaxxR 2, ở ñây ta ñang xét dạng hữu tỷ. ∆− + + ∆− =++→ <∆ > 22 21 40 0 bax a cbxax a ( ) ( )dtttSdxcbxaxxR bax t ∫∫ ∆− + = +=++ 2 22 1,, Tới ñây , ñặt ut tan= . Trang 16 Dạng 2: ∆− + − ∆− =++→ <∆ < 22 21 40 0 bax a cbxax a ( ) ( )dtttSdxcbxaxxR bax t ∫∫ ∆− + = −=++ 2 22 1,, Tới ñây , ñặt ut sin= . Dạng 3: − ∆− +∆ =++→ >∆ > 1 2 40 0 2 2 bax a cbxax a ( ) ( )dtttSdxcbxaxxR bax t ∫∫ ∆ + = −=++ 2 22 1,, Tới ñây, ñặt u t sin 1 = . Dạng 4 (dạng ñặc biệt) : ( ) ∫∫ + = ++ = +++ βα ζµαβα x t tt dt cbxaxx dx 1 22 Một số cách ñặt thường gặp : ( )dxxaxS∫ − 22, ñặt π≤≤= ttax 0cos. ( )dxxaxS∫ + 22, ñặt 22tan. ππ <<−= ttax ( )dxaxxS∫ − 22, ñặt ππ ktt a x +≠= 2cos ( )dxcbxaxxS∫ ++2, ñặt ( ) >±±=++ =++−=++ >±=++ 0;. 0; 0; 2 000 2 2 atxacbxax cbxaxxxtcbxax ccxtcbxax ∫ + + m dcx bax xS , ñặt 0; ≠− + + = cbad dcx bax t m Tính : ( )∫ ++ = 32 74xx dx I Bài làm : ( ) ( )∫∫ += + = ++ 2 3232 374 xt t dt xx dx ðặt : ( )duudtut 1tan3tan3 2 +=⇒= Ta có ( ) ( ) ∫∫ = + + = uu udu u duu I tan3tan3 32 2 cos 3 1 1tan.33 1tan3 C x C t t Cu + ++ + =+ + =+= 74 2 3 1 13 1 sin 3 1 22 Trang 17 Tính : a) ∫ ++ = 12 xx xdx I b) ∫ −− = 122 xxx dx I Bài làm : a) ∫∫∫ + = + − = + + = ++ 3 12 222 1 13 2 1 4 3 2 11 xt dt t t x xdx xx xdx ( ) Cxxxxx Ctttdt t t I x t +
File đính kèm:
- phuong_phap_tim_nguyen_ham_tich_phan.pdf