BÀI 1. BÀI TẬP SỬ DỤNG CÔNG THỨC NGUYÊN HÀM, TÍCH PHÂN
I. NGUYÊN HÀM VÀ TÍCH PHÂN BẤT ĐỊNH
1. Định nghĩa:
ã Giả sử y = f(x) liên tục trên khoảng ( a, b), khi đó hàm số y = F(x) là một
nguyên hàm của hàm số y = f(x) khi và chỉ khi F′ (x) = f(x), ∀x∈(a, b).
ã Nếu y = F(x) là một nguyên hàm của hàm số y = f(x) thì tập hợp tất cả các
nguyên hàm của hàm số y = f(x) là tập hợp I = { F( x ) + c c ∈ R} và tập hợp
này còn được kí hiệu dưới dấu tích phân bất định I =
∫ f ( x )dx = F( x ) + c
9 trang |
Chia sẻ: aloso | Lượt xem: 2112 | Lượt tải: 4
Bạn đang xem nội dung tài liệu Nguyên hàm và tích phân, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Bài 1. Bài t p s d ng cụng th c nguyờn hàm, tớch phõnậ ử ụ ứ
CH NG II. NGUYấN HÀM VÀ TÍCH PHÂNƯƠ
BÀI 1. BÀI T P Ậ S D NG CễNG TH C NGUYấN HÀM, TÍCH PHÂN Ử Ụ Ứ
I. NGUYấN HÀM VÀ TÍCH PHÂN B T Ấ Đ NHỊ
1. Đ nh nghĩa:ị
• Giả sử y = f(x) liờn t c trờn kho ng (ụ ả a, b), khi đú hàm s ố y = F(x) là m tộ
nguyờn hàm c a hàm s ủ ố y = f(x) khi và ch khi Fỉ ′ (x) = f(x), ∀x∈(a, b).
• N u ế y = F(x) là m t nguyờn hàm c a hàm s ộ ủ ố y = f(x) thỡ t p h p t t c cỏcậ ợ ấ ả
nguyờn hàm c a hàm s ủ ố y = f(x) là t p h p I ậ ợ = { }+ ∈F( x ) c c R và tập hợp
này cũn đ c kớ hi u d i d u tớch phõn b t đ nh ượ ệ ướ ấ ấ ị = = +∫I f ( x )dx F( x ) c
2. Vi phõn:
2.1 Giả sử y = f(x) xỏc đ nh trờn kho ng (ị ả a, b) và cú đ o hàmạ t i đi m ạ ể x∈(a,b).
Cho x m t s gia ộ ố ∆x sao cho (x + ∆x) ∈ (a,b), khi đú ta cú:
• Cụng thức vi phõn theo s giaố :
( )
( ) ( )
′ = ∆
′= ∆
dy y x x
df x f x x
• Cụng th c bi n đ i vi phõn: ứ ế ổ
Ch n hàm s ọ ố y = x ⇒ dy = dx = x’.∆x = ∆x ⇒ dx = ∆x.
V y ta cú: ậ
( )
( ) ( )
′ = ∆
′= ∆
dy y x x
df x f x x
⇔
( )
( ) ( )
′ =
′=
dy y x dx
df x f x dx
• N u hàm s ế ố f(x) cú vi phõn t i đi m ạ ể x thỡ ta núi f(x) kh vi t i đi m ả ạ ể x.
Do ( ) ( )df x f x x′= ∆ nờn f(x) kh vi t i đi m ả ạ ể x ⇔ f(x) cú đ o hàm t i đi m ạ ạ ể x
2.2. Tớnh chất: Gi s u và v là 2 hàm s cựng kh vi t i đi m ả ử ố ả ạ ể x. Khi đú:
( ) ( ) ( ) −± = ± = + = 2udv vduud u v du dv ; d uv udv vdu ; d v v
2.3 Vi phõn của hàm hợp
Nếu
=
=
y f ( u )
u g( x )
và f, g kh vi thỡ ả ( ) ( ) ( )′′= =dy f u du f u u x dx
1
Ch ng II. Nguyờn hàm và tớch ươ phõn − Tr n Ph ngầ ươ
3. Quan h gi a đ o hàm ệ ữ ạ − nguyờn hàm và vi phõn:
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )′= + ⇔ = ⇔ =∫ f x dx F x c F x f x dF x f x dx
4. Cỏc tớnh ch t c a nguyờn hàm và tớch phõnấ ủ
4.1. N u ế f(x) là hàm s cú nguyờn hàm thỡ ố
( )( ) ( )′ =∫ f x dx f x ; ( )( ) ( )=∫d f x dx f x dx
4.2. N u F(ế x) cú đ o hàm thỡ: ạ
( )( ) ( )= +∫ d F x F x c
4.3. Phộp cộng: N u ế f(x) và g(x) cú nguyờn hàm thỡ:
( ) ( ) ( ) ( ) + = + ∫ ∫ ∫f x g x dx f x dx g x dx
4.4. Phộp trừ: N u ế f(x) và g(x) cú nguyờn hàm thỡ:
( ) ( ) ( ) ( ) − = − ∫ ∫ ∫f x g x dx f x dx g x dx
4.5. Phộp nhõn với một hằng số thực khỏc 0:
( ) ( )=∫ ∫kf x dx k f x dx , ∀k ≠ 0
4.6. Cụng thức đổi biến số: Cho y = f(u) và u = g(x).
N u ế ( ) ( )= +∫ f x dx F x c thỡ ( )( ) ( ) ( ) ( )′ = = +∫ ∫f g x g x dx f u du F u c
5. Nh n xột:ậ N u ế ( ) ( )= +∫ f x dx F x c v i F(ớ x) là hàm s c p thỡ ta núi tớchơ ấ
phõn b t đ nh ấ ị ( )∫ f x dx bi u di n đ c d i d ng h u h n. Ta cú nh n xột:ể ễ ượ ướ ạ ữ ạ ậ
N u m t tớch phõn b t đ nh bi u di n đ c d i d ng h u h n thỡ hàm sế ộ ấ ị ể ễ ượ ướ ạ ữ ạ ố
d i d u tớch phõn là hàm s c p và đi u ng c l i khụng đỳng, t c là cúướ ấ ơ ấ ề ượ ạ ứ
nhi u hàm s d i d u tớch phõn là hàm s c p nh ng tớch phõn b t đ nhề ố ướ ấ ơ ấ ư ấ ị
khụng bi u di n đ c d i d ng h u h n m c dự nú t n t i. Ch ng h nể ễ ượ ướ ạ ữ ạ ặ ồ ạ ẳ ạ
cỏc tớch phõn b t đ nh sau t n t iấ ị ồ ạ
2
Bài 1. Bài t p s d ng cụng th c nguyờn hàm, tớch phõnậ ử ụ ứ
−∫ ∫ ∫ ∫ ∫2x dx sin x cos xe dx ; ; sin x dx ; dx ; dxln x x x
nh ng chỳng khụng th bi u di n đ c d i d ng h u h n.ư ể ể ễ ượ ướ ạ ữ ạ
3
Ch ng II. Nguyờn hàm và tớch ươ phõn − Tr n Ph ngầ ươ
II. TÍCH PHÂN XÁC Đ NHỊ
1. Đ nh nghĩa:ị
Gi s hàm s ả ử ố f(x) xỏc đ nh và b ch n trờn đo n [ị ị ặ ạ a, b]. Xột m t phõn ho chộ ạ
pi b t kỡ c a đo n [ấ ủ ạ a, b], t c là chia đo n [ứ ạ a, b] thành n ph n tuỳ ý b i cỏcầ ở
đi m chia: ể
−
= < < < < =0 1 n 1 na x x ... x x b . Trờn m i đo n ỗ ạ [ ]−k 1 kx ,x l y b t kỡấ ấ
đi m ể [ ]1k k kx ,x−ξ ∈ và g i ọ 1k k kx x −∆ = − là đ dài c a ộ ủ [ ]1k kx ,x− . Khi đú:
( ) ( ) ( ) ( )
=
= + + +∑n k k 1 1 2 2 n n
k 1
f f f ... fξ ∆ ξ ∆ ξ ∆ ξ ∆ g i là t ng tớch phõn c a hàmọ ổ ủ
f(x) trờn đo n [ạ a, b]. T ng tớch phõn này ph thu c vào phõn ho ch ổ ụ ộ ạ pi, số
kho ng chia n và ph thu c vào cỏch ch n đi m ả ụ ộ ọ ể ξ k.
N u t n t i ế ồ ạ ( )
→
=
∑
k
n
k kMax 0
k 1
lim f
∆
ξ ∆ (là m t s xỏc đ nh) thỡ gi i h n này g i làộ ố ị ớ ạ ọ
tớch phõn xỏc đ nh c a hàm s ị ủ ố f(x) trờn đo n [ạ a, b] và kớ hi u là: ệ ( )∫b
a
f x dx
Khi đú hàm s ố y = f(x) đ c g i là kh tớch trờn đo n [ượ ọ ả ạ a, b]
2. Đi u ki n kh tớch:ề ệ ả
Cỏc hàm liờn t c trờn [ụ a, b], cỏc hàm b ch n cú h u h n đi m giỏn đo n trờnị ặ ữ ạ ể ạ
[a, b] và cỏc hàm đ n đi u b ch n trờn [ơ ệ ị ặ a, b] đ u kh tớch trờn [ề ả a, b].
3. í nghĩa hỡnh h c:ọ
N u ế f(x) > 0 trờn đo n [ạ a, b] thỡ ( )∫b
a
f x dx là di n tớch c a hỡnh thang congệ ủ
gi i h n b i cỏc đ ng: ớ ạ ở ườ y = f(x), x = a, x = b, y = 0
4
O
y
x
0a=x 1ξ 1x 2ξ x2 ...... kư1x xk xnxnư1 =b... ...kư1ξ ξk nư1ξ ξn
C 1
2C
3C kư1N
kN
nư1C
nC nN
N 1
C k
B1
2B Bk
BnBk+1
......
Bài 1. Bài t p s d ng cụng th c nguyờn hàm, tớch phõnậ ử ụ ứ
4. Cỏc đ nh lý, tớnh ch t và cụng th c c a tớch phõn xỏc đ nh:ị ấ ứ ủ ị
4.1. Định lý 1: N u ế f(x) liờn t c trờn đo n [ụ ạ a, b] thỡ nú kh tớch trờn đo n [ả ạ a, b]
4.2. Định lý 2: N u ế f(x), g(x) liờn t c trờn ụ đo n [ạ a, b] và f(x) ≤ g(x),∀x∈[a, b]
thỡ ( ) ( )≤∫ ∫b b
a a
f x dx g x dx . D u b ng x y ra ấ ằ ả ⇔ f(x) ≡ g(x), ∀x∈[a, b]
4.3. Cụng thức Newton ư Leipnitz:
N u ế ( ) ( )= +∫ f x dx F x c thỡ ( ) ( ) ( ) ( )= = −∫b ba
a
f x dx F x F b F a
4.4. Phộp cộng: ( ) ( ) ( ) ( ) + = + ∫ ∫ ∫b b b
a a a
f x g x dx f x dx g x dx
4.5. Phộp trừ: ( ) ( ) ( ) ( ) − = − ∫ ∫ ∫b b b
a a a
f x g x dx f x dx g x dx
4.6. Phộp nhõn với một hằng số khỏc 0: ( ) ( )=∫ ∫b b
a a
kf x dx k f x dx , ∀k ≠ 0
4.7. Cụng thức đảo cận tớch phõn: ( ) ( )= −∫ ∫b a
a b
f x dx f x dx ; ( ) =∫a
a
f x dx 0
4.8. Cụng thức tỏch cận tớch phõn: ( ) ( ) ( )= +∫ ∫ ∫b c b
a a c
f x dx f x dx f x dx
4.9. Cụng thức đổi biến số:
Cho y = f(x) liờn t c trờn đo n [ụ ạ a, b] và hàm x = ϕ(t) kh vi, liờn t c trờnả ụ
đo n [ạ m, M] và [ ] ( ) [ ] ( )∈ ∈= =t m,M t m,MMin t a; Max t bϕ ϕ ; ( ) ( )= =m a; M bϕ ϕ .
Khi đú ta cú: ( ) ( )[ ] ( )′=∫ ∫b M
a m
f x dx f t t dtϕ ϕ
4.10. Cụng thức tớch phõn từng phần:
Gi s hàm s ả ử ố u(x), v(x) kh vi, liờn t c trờn [ả ụ a, b], khi đú:
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )′ ′= −∫ ∫b bba
a a
u x v x dx u x v x v x u x dx
5
Ch ng II. Nguyờn hàm và tớch ươ phõn − Tr n Ph ngầ ươ
Iii. Bảng công thức nguyên hàm mở rộng
( )
11 1
1
ax bax b dx c ,
a
α +
α +
+ = + α ≠ −
α + ∫ ( ) ( )1cos ax b dx sin ax ba+ = +∫ + c
1dx ln ax b c
ax b a
= + +
+∫ + c ( ) ( )1sin ax b dx cos ax b ca−+ = + +∫
1ax b ax be dx e c
a
+ +
= +∫ ( ) ( )1tg ax b dx ln cos ax b ca+ = − + +∫
1ax b ax bm dx m c
a ln m
+ +
= +∫ ( ) ( )1cotg ax b dx ln sin ax b ca+ = + +∫
2 2
1dx xarctg c
a aa x
= +
+∫ ( ) ( )2 1dx cotg ax b casin ax b −= + ++∫
2 2
1
2
dx a xln c
a a xa x
+
= +
−
−
∫ ( ) ( )2 1dx tg ax b cacos ax b = + ++∫
( )2 2
2 2
dx ln x x a c
x a
= + + +
+
∫ 2 2x xarcsin dx x arcsin a x ca a= + − +∫
2 2
dx xarcsin c
aa x
= +
−
∫ 2 2x xarccos dx x arccos a x ca a= − − +∫
2 2
1dx xarccos c
a ax x a
= +
−
∫ ( )2 22x x aarctg dx x arctg ln a x ca a= − + +∫
2 2
2 2
1dx a x aln c
a xx x a
+ +
= − +
+
∫ ( )2 22x x aarc cotg dx x arc cotg ln a x ca a= + + +∫
( ) ( )bln ax b dx x ln ax b x c
a
+ = + + − + ∫ ( ) 1 2dx ax bln tg csin ax b a += ++∫
2 2 2
2 2
2 2
x a x a xa x dx arcsin c
a
−
− = + +∫ ( ) 1 2dx ax bln tg csin ax b a += ++∫
( )
2 2
ax
ax e a sinbx b cos bxe sinbx dx c
a b
−
= +
+∫ ( )2 2
ax
ax e a cos bx b sinbxe cos bx dx c
a b
+
= +
+∫
6
Bài 1. Bài t p s d ng cụng th c nguyờn hàm, tớch phõnậ ử ụ ứ
IV. NHỮNG CHÚ í KHI S D NG CễNG TH C KHễNG Cể TRONG SGK 12Ử Ụ Ứ
Cỏc cụng th c cú m t trong II. mà khụng cú trong SGK 12 khi s d ng ph iứ ặ ử ụ ả
ch ng minh l i b ng cỏch trỡnh bày d i d ng b đ . Cú nhi u cỏch ch ngứ ạ ằ ướ ạ ổ ề ề ứ
minh b đ nh ng cỏch đ n gi n nh t là ch ng minh b ng cỏch l y đ o hàmổ ề ư ơ ả ấ ứ ằ ấ ạ
1. Vớ dụ 1: Ch ng minh: ứ 2 2
dx 1 x aln c
2a x ax a
−
= +
+
−
∫ ; 2 2dx 1 a xln c2a a xa x += +−−∫
Chứng minh: 2 2
dx 1 1 1 1 dx dx 1 x adx ln c
2a x a x a 2a x a x a 2a x ax a
−
= − = − = +
− + − + +
−
∫ ∫ ∫ ∫
( )
2 2
dx 1 1 1 1 dx d a x 1 a xdx ln c
2a a x a x 2a a x a x 2a a xa x
− +
= + = − = +
+ − + − −
−
∫ ∫ ∫ ∫
2. Vớ dụ 2: Ch ng minh r ng: ứ ằ ( )2 2
2 2
dx
ln x x a
x a
= + +
+
∫ + c
Chứng minh: L y đ o hàm ta cú: ấ ạ ( ) ( )2 22 2
2 2
1 x aln x x a c
x x a
′
′ + + + + + =
+ +
=
2 2
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
1 x 1 x x a 11
x x a x a x x a x a x a
+ +
= + = ⋅ =
+ + + + + + +
3. Vớ dụ 3: Ch ng minh r ng:ứ ằ 2 2
dx 1 u c
aa x
= +
+∫ (v i ớ xtg u a= )
Đ t ặ xtg u
a
= , ( )u ,2 2pi pi∈ − ⇒ ( )( )2 2 2 2d a tg udx 1 1du u ca aa x a 1 tg u= = = ++ +∫ ∫ ∫
4. Vớ dụ 4: Ch ng minh r ng: ứ ằ 2 2
dx u c
a x
= +
−
∫ (v i ớ xsin u a= , a > 0)
Đ t ặ xsin u
a
= ,u∈ ,2 2
pi pi
− ⇒
( )
( )2 2 2 2
dx d a sin u du u c
a x a 1 sin u
= = = +
−
−
∫ ∫ ∫
Bỡnh luận: Tr c năm 2001, SGK12 cú cho s d ng cụng th c nguyờn hàm ướ ử ụ ứ
2 2
dx 1 xarctg c
a aa x
= +
+∫ và 2 2dx xarcsin caa x = +−∫ (a > 0) nh ng sau đú khụngư
gi ng b t c n c nào trờn th gi i, h l i c m khụng cho s d ng khỏi ni mố ấ ứ ướ ế ớ ọ ạ ấ ử ụ ệ
hàm ng c arctg ượ x, arcsin x. Cỏch trỡnh bày trờn đ kh cể ắ ph c l nh c m này.ụ ệ ấ
7
Ch ng II. Nguyờn hàm và tớch ươ phõn − Tr n Ph ngầ ươ
V. CÁC D NG TÍCH PHÂN Đ N GI NẠ Ơ Ả
V.1. CÁC K NĂNG C B N:Ỹ Ơ Ả
1. Bi u di n lu th a d ng chớnh t c: ể ễ ỹ ừ ạ ắ
=
1
n nx x ; = =
m m
nn km mn nkx x ; x x
−
−
= =
1
n n
n n
1 1x ; x
x x
;
−
=
m
n
n m
1 x
x
;
−
=
m
nk
n k m
1 x
x
2. Bi n đ i vi phõn: ế ổ
dx = d(x ± 1) = d(x ± 2) = … = d(x ± p)
adx = d(ax ± 1) = d(ax ± 2) = … = d(ax ± p)
( ) ( ) x p1 x 1 x 2dx d d da a aa ± ± ±= = = = L
V.2. CÁC BÀI T P M U MINH HOẬ Ẫ Ạ
1.
3
dx
1
x
x −∫
( )3 21 1 1dx 1 dx
1 1
x x x
x x
− +
= = + + +
− − ∫ ∫
= ( ) ( )2 3 21 1 11 dx ln 11 3 2
d x
x x x x x x c
x
−
+ + + = + + + − +
−
∫ ∫
2. ( )14 7 dx = 4 7 7 4 7 dx
4
x x x x+ + − + ∫ ∫
( ) ( ) ( ) ( ) ( )3 5 312 2 2 21 1 2 24 7 7 4 7 4 7 4 7 7 4 7
16 16 5 3
x x d x x x c = + − + + = + − ⋅ + + ∫
3.
( )
( ) ( )17 2 2 2
d 2d 1
2 5 2 2 5
xxI
x x
= =
+ +
∫ ∫ 1 10arctg
510
x c
= +
4.
( )
( ) ( )xdx 1 2 1 1 1 1 22 lnln 2 5ln 2 5ln 22 + 5 2 2 5 2 52 2 5
x x
x
x x xx x
d d c = = − = +
+ + +∫ ∫ ∫
5. ( ) ( )5 3 2 3cos cos 1 sin 1 sin cos cos sin dx
1 sin
x dx x x dx x x x x
x
= + = − +
−
∫ ∫ ∫
( ) ( ) ( ) 3 42 3 sin cos1 sin sin cos cos sin
3 4
x xx d x xd x x c= − − = − − +∫ ∫
8
Bài 1. Bài t p s d ng cụng th c nguyờn hàm, tớch phõnậ ử ụ ứ
V.3. CÁC BÀI T P DÀNH CHO B N Đ C T GI IẬ Ạ Ọ Ự Ả
( ) ( ) ( ) ( )
1
x 1 x 2 x 3 x 4
J dx
x x
+ + + +
= ∫ ; 2 7x 3J dx2x 5−= +∫ ;
2
3
3x 7x 5J dx
x 2
− +
=
−
∫
( )
3 2 2 2
4 5 6 10
2x 5x 7x 10 4x 9x 10 2x 3x 9J dx ;J dx ; J dx
x 1 2x 1 x 1
− + − − + − +
= = =
− −
−
∫ ∫ ∫
( ) ( )
3 2 3 2
7 815 30
x 3x 4x 9 2x 5x 11x 4J dx ; J dx
x 2 x 1
− + − + − +
= =
− +
∫ ∫
( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )∫∫∫ −−+=+−=−+= dx1x25x3xJ;dx2x51xJ;dx1x3xJ 332111521031009
( ) ( ) ( ) ( )
2 432 4 55 9
12 13 1447
x 3x 5J 2x 3 . x 1 dx ; J dx ; J x . 2x 3 dx
2x 1
− +
= + − = = +
+
∫ ∫ ∫
( )
9 3
15 16 174 2 2105
x x xJ dx ; J dx ; J dx
x x 1 x x 12 3x
= = =
+ − − −
−
∫ ∫ ∫
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )18 19 202 2 2 2
dx dx dxJ ; J ; J
x 2 x 5 x 2 x 6 x 2 x 3
= = =
− + + + − +
∫ ∫ ∫
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )21 22 232 2 2 2 2 2
x dx dx dxJ ; J ; J
x 3 x 7 3x 7 x 2 2x 5 x 3
= = =
− − + + + −
∫ ∫ ∫
ln 2 ln 2 ln 2 ln 22x x
x
24 25 26 27 xx x
1 0 0 0
dx e dx 1 eJ ; J ; J e 1dx ; J dx
1 ee 1 e 1
−
= = = + =
+
− +
∫ ∫ ∫ ∫
( ) ( )2 2x x1 1 1 1x
28 29 30 31x 2x 2x x 3x
0 0 0 0
1 e dx 1 ee dx dxJ ; J ; J ; J dx
1 e 1 e e e e
−
−
+ +
= = = =
+ + +∫ ∫ ∫ ∫
ln 2 ln 4 1 e3x
32 33 34 35x 3 x x x
0 0 0 1
dx dx e dx 1 ln xJ ; J ; J ; J dx
xe e 4e 1 e
−
+ − −
+
= = = =
− +∫ ∫ ∫ ∫
( )3 1 165 2 5 3 3 236 37 38
0 0 0
J x 1 x dx ; J x 1 x dx ; J x 1 x dx= + = − = −∫ ∫ ∫
( ) 2x1 1 1 1 2x x
39 40 41 42x x x x
0 0 0 0
2 1 dxdx dxJ ; J ; J ; J e 1 e dx
4 3 4 2 4− −
+
= = = = +
+ +∫ ∫ ∫ ∫
9
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- Nguyên hàm và tích phân.pdf