Bài tập 1: Tìm nguyên hàm của các hàm số sau:
A.I1=∫42x−1dx B.I2=∫x+1x−1dx C.I3=∫2x+13−4xdx D. I4=∫x2+x+4x+3 |
Lời giải chi tiết
a) I1=∫42x−1dx=42∫d(2x−1)2x−1=2ln|2x−1|+C
b) I2=∫x+1x−1dx=∫x−1+2x−1dx=∫(1+2x−1)dx=∫dx+2∫dxx−1=x+2ln|x−1|+C.
c) I3=∫2x+13−4xdx=∫−12(3−4x)+523−4xdx=∫(−12+52(3−4x))dx=−12x+52∫dx3−4x=
=−12x−58∫d(3−4x)3−4x=−12x−58ln|3−4x|+C→I3=−12x−58ln|3−4x|+C
d) I4=∫x2+x+4x+3=∫(x−2+10x+3)dx=∫(x−2)dx+10∫d(x+3)x+3=x22−2x+10ln|x+3|+C.
Bài tập 2: Tìm nguyên hàm của các hàm số sau:
A. I5=∫x3−x+72x+5dx B. I6=∫3x3+3x2+x+2x−1dx C. I7=∫4x4+3x2+x+22x+1dx |
Lời giải chi tiết
a) Chia tử số cho mẫu số ta được x3−x+72x+5=12x2−54x+218−4982x+5
Khi đó: I5=∫x3−x+72x+5dx=∫(12x2−54x+218−4982x+5)dx=∫(12x2−54x+218)dx−498∫dx2x+5
=12.x33−54.x22+218x−4916∫d(2x+5)2x+5=x36−5x28+21x8−4916ln|2x+5|+C.
b) Ta có I6=∫3x3+3x2+x+2x−1dx=∫(3x2+6x+7+9x−1)dx=x3+3x2+7x+9ln|x−1|+C.
c) Chia tử số cho mẫu số ta được 4x4+3x2+x+22x+1=2x2−x2+2x−12+522x+1
I7=∫4x4+3x2+x+22x+1dx=∫(2x3−x2+2x−12+522x+1)dx=∫(2x3−x2+2x−12)dx+52∫dx2x+1
=2.x44−x33+x2−12x+54∫d(2x+1)2x+1=x42−x33+x2−12x+54ln|2x+1|+C
Bài tập 3: Tìm nguyên hàm của các hàm số sau:
A. I1=∫dxx2−2x−3dx B. I2=∫2dx−3x2+4x−1 C. I3=∫2x+3x2−3x−4dx D. I4=∫3x+45x2+6x+1dx |
Lời giải chi tiết
a) I1=∫dxx2−2x−3dx=∫dx(x+1)(x−3)=14∫(x+1)−(x−3)(x+1)(x−3)dx=14(∫dxx−3−∫dxx+1)=14ln|x−3x+1|+C
b) Ta có I2=∫2dx−3x2+4x−1=−2∫dx3x2−4x+1=−2∫dx(x−1)(3x−1)=−24∫(3x−1)−3(x−1)(x−1)(3x−1)dx
=−12(∫dxx−1−3∫dx3x−1)=−12ln|x−1|+12∫d(3x−1)3x−1=−12ln|x−1|+12ln|3x−1|+C=12ln|3x−1x−1|+C.
c) I3=∫2x+3x2−3x−4dx
Cách 1:
Nhận thấy mẫu số có hai nghiệm x=−1 và x=4, khi đó 2x+3x2−3x−4=2x+3(x+1)(x−4)=Ax+1+Bx−4
Đồng nhất ta được 2x+3≡A(x−4)+B(x+1)→{2=A+B3=−4A+B↔{A=−15B=115
⇒I3=∫2x+3x2−3x−4dx=∫(−15x+1+115x−4)dx=−15∫dxx+1+115∫dxx−4=−15ln|x+1|+115ln|x−4|+C.
Vậy I3=−15ln|x+1|+115ln|x−4|+C
Cách 2:
Do mẫu số có đạo hàm là 2x – 3 nên ta sẽ phân tích tử số có chứa đạo hàm của mẫu như sau:
I3=∫2x+3x2−3x−4dx=∫2x−3+6x2−3x−4dx=∫(2x−3)dxx2−3x−4+6∫dxx2−3x−4=∫d(x2−3x−4)x2−3x−4+6∫dx(x+1)(x−4)=ln|x2−3x−4|+65∫(x+1)−(x−4)(x+1)(x−4)dx=ln|x2−3x−4|+65(∫dxx−4−∫dxx+1)=ln|x2−3x−4|+65ln|x−4x+1|+C Nhận xét:
Nhìn hai cách giải, thoạt nhìn chúng ta lầm tưởng là bài toán ra hai đáp số. Nhưng, chỉ bằng một vài phép biến đổi logarit đơn giản ta có ngay cùng kết quả.
Thật vậy, thao cách 2 ta có:
ln|x2−3x−4|+65ln|x−4x+1|=ln|x−4|+ln|x+1|+65ln|x−4|−65ln|x+1|+C=−15ln|x+1|+115ln|x−4|.
Rõ ràng, chúng ta thấy ngay ưu điểm của cách 2 là không phải đồng nhất, và cùng không cần đến giấy nháp ta có thể giải quyết nhanh gọn bài toán, và đó là điều mà tôi mong muốn các bạn thực hiện được!
d) I4=∫3x+45x2+6x+1dx=∫3x+4(x+1)(5x+1)dx
3x+4(x+1)(5x+1)=Ax+1+B5x+1→3x+4≡A(5x+1)+B(x+1)↔{3=5A+B4=A+B→{A=−14B=174
Từ đó I4=∫3x+4(x+1)(5x+6)dx=∫(−14(x+1)+174(5x+1))dx=−14∫dxx+1+174∫dx5x+1
→I4=−14ln|x+1|+1720ln|5x+1|+C
Do mẫu số có đạo hàm là 10x+6 nên ta sẽ phân tích tử số có chứa đạo hàm của mẫu như sau:
I4=∫3x+45x2+6x+1dx=∫310(10x+6)+22105x2+6x+1dx=310∫(10x+6)5x2+6x+1dx+2210∫dx5x2+6x+1
=310∫d(5x2+6x+1)5x2+6x+1+2210∫dx(5x+1)(x+1)=310ln|5x2+6x+1|−2240∫(5x+1)−5(x+1)(5x+1)(x+1)dx
=310ln|5x2+6x+1|−2240(∫dxx+1−∫5x5x+1)=310ln|5x2+6x+1|−1120ln|x+15x+1|+C.
Bài tập 4: Tìm nguyên hàm của các hàm số sau:
A. I5=∫4x3+2x−1x2−1dx B. I6=∫5−x3−2x−x2dx |
Lời giải chi tiết
Do tử số có bậc lớn hơn mẫu nên chia đa thức ta được I5=∫4x3+2x−1x2−1dx=∫(4x+6x−1x2−1)dx
Mà 6x−1x2−1=6x−1(x−1)(x+1)=Ax+1+Bx−1⇒6x−1≡A(x−1)+B(x+1)⇔{6=A+B−1=−A+B⇔{A=72B=52
→I5=∫(4x+72(x+1)+52(x−1))dx=2x2+72ln|x+1|+52ln|x−1|+C
b) Ta có: 5−x3−2x−x2=x−5x2+2x−3=x−5(x−1)(x+3)=Ax−1+Bx+3→x−5≡A(x+3)+B(x−1)
→{1=A+B−5=3A−B⇔{A=−1B=2→I6=∫5−x3−2x−x2dx=∫(−1x−1+2x+3)dx=−∫dxx−1+2∫dxx+3
=−ln|x−1|+2ln|x+3|+C=ln|(x−3)2x−1|+C→I6=ln|(x−3)2x−1|+C .
Bài tập 5: Tìm nguyên hàm của các hàm số sau:
A. I1=∫2dxx2−2x+1 B. I2=∫dx6x2+9x+1 C. I3=∫dx25x2−10x+1 |
Lời giải chi tiết
a) I1=∫2dxx2−2x+1=2∫dx(x−1)2=2∫d(x−1)(x−1)2=−2x−1+C→I1=−2x−1+C
b) I2=∫dx6x2+9x+1=∫dx(3x+1)2=13∫d(3x+1)(3x+1)2=−13(3x+1)+C→I2=−13(3x+1)+C.
c) I3=∫dx25x2−10x+1=∫dx(5x−1)2=15∫d(5x−1)(5x−1)2=−15(5x−1)+C→I3=−15(5x−1)+C
Bài tập 6: Tìm nguyên hàm của các hàm số sau:
a. I4=∫2x−14x2+4x+1dx b. I5=∫4x2−34x2+12x+9dx c. I6=∫1−5x9x2−24x+16dx |
Lời giải chi tiết
a) I4=∫2x−14x2+4x+1dx=∫2x−1(2x+1)2dx
Đặt t=2x+1→{2x=t−1dt=2dx→I4=∫2x−1(2x+1)2dx=∫t−2t2dt2=12(∫dtt−∫2dtt2)=12ln|t|+1t+C
→I4=12ln|2x+1|+12x+1+C .
I4=∫2x−14x2+4x+1dx=∫14(8x+4)−24x2+4x+1dx=14∫(8x+4)4x2+4x+1dx−2∫dx(2x+1)2
=14∫d(4x2+4x+1)4x2+4x+1=−∫d(2x+1)(2x+1)2=14∫d(4x2+4x+1)4x2+4x+1−∫d(2x+1)(2x+1)2
=14ln|4x2+4x+1|+12x+1+C=12ln|2x+1|+12x+1+C
b) I5=∫4x2−34x2+12x+9dx=∫(1−12x+124x2+12x+9)dx−12∫dx(2x+3)2=x−6∫d(2x+3)(2x+3)2=x+62x+3+C
c) I6=∫1−5x9x2−24x+16dx=∫1−5x(3x−4)2dx
Đặt t=3x−4→{x=t+43dt=3dx→I6=∫1−5x(3x−4)2dx=∫1−5(t+4)3t2dt3=−19∫5t+17t2dt
=−19(5ln|t|−17t)+C→I6=−19(5ln|3x−4|−173x−4)+C=−59ln|3x−4|+179(3x−4)+C
I6=∫1−5x(3x−4)2dx=∫−53(3x−4)−173(3x−4)2dx=−53∫dx3x−4−173∫dx(3x−4)2=
=−59∫d(3x−4)(3x−4)−179∫d(3x−4)(3x−4)2=−59ln|3x−4|+179.13x−4+C
→I6=−59ln|3x−4|+179(3x−4)+C
Bài tập 7: Tìm nguyên hàm của các hàm số sau:
a. I1=∫dxx2+2x+3 b. I2=∫dx4x2+4x+2 c. I3=∫dx9x2+24x+20 |
Lời giải chi tiết
a) I1=∫dxx2+2x+3=∫dx(x+1)2+2=∫d(x+1)(x+1)2+(√2)2=1√2arctan(x+1√2)+C
b) I2=∫dx4x2+4x+2=∫dx(2x+1)2+1=12∫d(2x+1)(2x+1)2+12=12arctan(2x+1)+C
c) I3=∫dx9x2+24x+20=∫dx(3x+4)2+4=∫d(3x+4)(3x+4)2+22=12arctan(3x+42)+C
Bài tập 8: Tìm nguyên hàm của các hàm số sau:
a. I4=∫3x+52x2+x+10dx b. I5=∫4x−16x2+9x+4dx c. I6=∫2x4−xx2+2x+7dx |
Lời giải chi tiết
a) I4=∫3x+52x2+x+10dx=∫34(4x+1)+1742x2+x+10dx=34∫(4x+1)dx2x2+x+10+174∫dx2x2+x+10
=34∫d(2x2+x+10)2x2+x+10+178∫dxx2+x2+5=34ln(2x2+x+10)+178∫dx(x+14)2+7916
=34ln(2x2+x+10)+178∫d(x+14)(x+14)2+(√794)2=34ln(2x2+x+10)+178.4√79arctan(4x+1√79)+C
Vậy I4=34ln(2x2+x+10)+172√79arctan(4x+1√79)+C
b) I5=∫4x−16x2+9x+4dx=∫13(12x+9)−46x2+9x+4dx=13∫(12x+9)dx6x2+9x+4dx−4∫dx6x2+9x+4
=13∫d(6x2+9x+4)6x2+9x+4dx−4∫dx(3x+1)2+3=13ln(6x2+9x+4)−43∫d(3x+1)(3x+1)2+(√3)2
=13ln(6x2+9x+4)−43.1√3arctan(3x+1√3)+C
⇒I5=13ln(6x2+9x+4)−43√3arctan(3x+1√3)+C
c) I6=∫2x4−xx2+2x+7dx=∫(2x2−4x+1+25x−7x2+2x+7)dx=2x33−2x2+x+∫25x−7x2+2x+7dx
Đặt J=∫25x−7x2+2x+7dx=∫252(2x+2)−32x2+2x+7dx=252∫(2x+2)dxx2+2x+7dx−32∫dxx2+2x+7
=252∫d(x2+2x+7)x2+2x+7−∫dx(x+1)2+6=252ln(x2+2x+7)−32∫d(x+1)(x+1)2+(√6)2
=252∫d(x2+2x+7)x2+2x+7−32√6arctanx+1√6
⇒I6=2x33−2x2+x+252ln(x2+2x+7)−32√6arctan(x+1√6)+C
Tổng kết:
Qua ba phần trình bày về hàm phân thức có mẫu số là bậc hai, chúng ta nhận thấy điểm mấu chốt giải quyết bài toán là xử lý mẫu số.
Nếu P(x)ax2+bx+c⟨ax2+bx+c=a(x−x1)(x−x2)→P(x)ax2+bx+c=1a(Ax−x1+Bx−x2)ax2+bx+c=(mx+n)2+k2→∫duu2+α2=1αarctanuα+Cax2+bx+c=(mx+n)2→∫duu2=−1u+C
Bài tập 9: Tìm nguyên hàm của các hàm số sau:
a. I1=∫dx(x−2)(x2−9) b. I2=∫6x2+x−2x(x2−1)dx c. I3=∫3x4−x2+3z−7x(x2+x−2)dx |
Lời giải chi tiết
a) I1=∫dx(x−2)(x2−9)=∫dx(x−2)(x+3)(x−3)
Ta có 1(x−2)(x+3)(x−3)=Ax−2+Bx+3+Cx−3⇒1≡A(x2−9)+B(x−2)(x−3)+C(x−2)(x+3)
⇔{0=A+B+C0=−5B+C1=−9A+6B−6C⇔{A=−15B=130C=16
Nhận xét:
Ngoài cách giải truyền thống trên, chúng ta có thể biến đổi cách khác như sau mà không mất nhiều thời gian cho việc tính toán. Suy nghĩ:
I1=∫dx(x−2)(x+3)(x−3)=16∫(x+3)−(x−3)(x−2)(x+3)(x−3)dx=16∫dx(x−2)(x−3)dx−16∫dx(x−2)(x+3)
Đến đây, bài toán trở về các dạng biến đổi đơn giản đã xét đến!
b) I2=∫6x2+x−2x(x2−1)dx=∫6x2+x−2x(x+1)(x−1)dx
Ta có 6x2+x−2x(x+1)(x−1)=Ax+Bx+1+Cx−1→6x2+x−2≡A(x2−1)+Bx(x−1)+Cx(x+1)
⇔{6=A+B+C1=−B+C−2=−A⇔{A=2B=32C+52→I2=∫(2x+32x+1+52x−1)dx=2ln|x|+32ln|x+1|+52ln|x−1|+C
I2=∫6x2+x−2x(x2−1)dx=∫2(3x2−1)+(x−1)+1x3−xdx=2∫(3x2−1)dxx3−xdx+∫(x−1)dxx3−x+∫dxx3−x=
=2∫d(x3−x)x3−xdx+∫dxx(x+1)+∫dxx(x−1)(x+1)=2ln|x3−x|+J+K
J=∫dxx(x+1)=∫(x+1)−xx(x+1)dx=∫(1x−1x+1)dx=ln|x|−ln|x+1|=ln|xx+1|
K=∫dxx(x−1)(x+1)=∫(x+1)−xx(x−1)(x+1)dx=∫dxx(x−1)−∫dx(x+1)(x−1)=
=∫x−(x−1)x(x−1)dx−12∫(x+1)−(x−1)(x+1)(x−1)dx=∫x−(x−1)x(x−1)dx−12∫(x+1)−(x−1)(x+1)(x−1)dx
=∫(1x−1−1x)dx−12∫(1x−1−1x+1)dx=ln|x−1x|−12ln|x−1x+1|
Từ đó ta được I2=2ln|x3−x|+ln|xx+1|+ln|x−1x|−12ln|x−1x+1|+C
Nhận xét: Cách phân tích như trên vẫn chưa thực sự tối ưu, xin dành cho các bạn đọc!
c) I3=∫3x4−x2+3x−7x(x2+x−2)dx=∫[3x−38x2−3x+7x(x2+x−2)]dx=3x22−3x+J
Với J=∫8x2−3x+7x(x2+x−2)dx=∫8x2−3x+7x(x−1)(x+2)dx
Ta có: 8x2−3x+7x(x−1)(x+2)=Ax+Bx−1+Cx+2→8x2−3x+7≡A(x−1)(x+2)+Bx(x+2)+Cx(x−1)
⇔{8=A+B+C−3=A+2B−C7=−2A⇔{A=−72B=4C=152⇒J=−72ln|x|+4ln|x−1|+152ln|x+2|+C.
Vậy I3=3x22−3x−72ln|x|+4ln|x−1|+152ln|x+2|+C
Bài tập 10: Tìm nguyên hàm:I=∫4x+12x+3dx
A. I=2x−ln|2x+3|+C B. I=2x−12ln|2x+3|+C
C. I=x−12ln|2x+3|+C D. I=x−ln|2x+3|+C
Lời giải chi tiết
Ta có: I=∫4x+12x+3dx=∫2(2x+1)−12x+3dx=∫2dx−∫dx2x+3=2x−12ln|2x+3|+C. Chọn B.
Bài tập 11: Tính nguyên hàm:I=∫3x2+2x+1x+1dx
A. I=32x2+x+ln|x+1|+C B. I=32x2−x−2ln|x+1|+C
C. I=32x2−2x+ln|x+1|+C D. I=32x2−x+2ln|x+1|+C
Lời giải chi tiết
Ta có: 3x2+2x+1x+1=3x(x+1)−(x+1)+2x+1=3x−1+2x+1
Khi đó I=32x2−x+2ln|x+1|+C. Chọn D.
Bài tập 12: Tính nguyên hàm:I=∫dx2x2+x−1.
A. I=13ln|2x−1x+1|+C B. I=ln|2x−1x+1|+C C. I=23ln|2x−1x+1|+C D. I=13ln(2x−1)2x+1+C
Lời giải chi tiết
Ta có: I=∫dx2x2+x−1=∫dx(2x−1)(x+1)=13∫2(x+1)−(2x−1)(2x−1)(x+1)dx
=13∫(22x−1−1x+1)dx=13∫2dx2x−1−13∫dxx+1=13ln|2x−1|−13ln|x+1|+C=13ln|2x−1x+1|+C. Chọn A.
Bài tập 13: Tính nguyên hàm:I=∫x−5x2−1dx.
A. I=32ln|x+1x−1|+C B. I=32ln|x−1x+1|+C C. I=ln|(x+1)3(x−1)2|+C D. I=ln|(x+1)2(x−1)3|+C
Lời giải chi tiết
Ta có: x−5x2−1=Ax−1+Bx+1=(A+B)x+A−Bx2−1
Đồng nhất 2 vế ta có: {A+B=1A−B=−5⇔{A=−2B=3
Suy ra I=∫(3x+1−2x−1)dx=3ln|x+1|−2ln|x−1|+C=ln|(x+1)3(x−1)2|+C. Chọn C.
Bài tập 14: Tính nguyên hàm:I=∫2x+1(3x+2)2dx
A. I=23ln|3x+2|−59.13x+2+C. B. I=23ln|3x+2|+13.13x+2+C
C. I=23ln|3x+2|+19.13x+2+C D. I=29ln|3x+2|+19.13x+2+C
Lời giải chi tiết
Ta có: I=∫2x+1(3x+2)2dx=∫23(3x+2)−13(3x+2)2dx=23∫dx3x+2−13∫dx(3x+2)2
=29ln|3x+2|+19.13x+2+C. Chọn D.
Bài tập 15: Tính nguyên hàm:I=∫(2x+3)dx4x2−4x+1.
A. I=21−2x−ln|2x−1|+C. B. I=22−4x+2ln|2x−1|+C.
C. I=22x−1+12ln|2x−1|+C. D. I=21−2x+12ln|2x−1|+C.
Lời giải chi tiết
Ta có: (2x+3)dx4x2−4x+1=2x+3(2x−1)2=2x−1+4(2x−1)2=12x−1+4(2x−1)2
Khi đó I=∫4dx(2x−1)2+∫dx2x−1=−22x−1+12ln|2x−1|+C. Chọn D.
Bài tập 16: Tính nguyên hàm: I=∫4x+3x2+2x+2dx.
A. I=2ln(x2+2x+2)−arctan(x+1)+C B. I=2ln(x2+2x+2)+arctan(x+1)+C
C. I=ln(x2+2x+2)−arctan(x+1)+C D. I=ln(x2+2x+2)+arctan(x+1)+C
Lời giải chi tiết
Ta có: I=∫4x+3x2+2x+2dx=∫2(2x+2)−1(x+1)2+1dx
=∫2d(x2+2x+2)x2+2x+2−∫1(x+1)2+1=2ln|x2+2x+2|−arctan(x+1)+C.
=2ln(x2+2x+2)−arctan(x+1)+C. Chọn A.
Bài tập 17: Tính nguyên hàm:I=∫dxx3−x
A. I=ln|x2−1|−12ln|x|+C B. I=12ln|x2−1|−2ln|x|+C
C. I=ln|x2−1|−ln|x|+C D. I=12ln|x2−1|−ln|x|+C
Lời giải chi tiết
Ta có: I=∫dxx3−x=∫dxx(x+1)(x−1)=∫x+1−xx(x+1)(x−1)dx
=∫dx(x−1)x−∫dx(x−1)(x+1)=∫(1x−1−1x)dx−12∫(1x−1−1x+1)dx
=ln|x−1x|−12ln|x−1x+1|+C=12ln|x2−1|−ln|x|+C. Chọn D.
Bài tập 18: Tính nguyên hàm:I=∫dxx3−3x+2
A. I=13(x−1)−19ln|x−1x+2|+C B. I=−13(x−1)−19ln|x−1x+2|+C
C. I=−13(x−1)−13ln|x−1x+2|+C D. I=13(x−1)−13ln|x−1x+2|+C
Lời giải chi tiết
Ta có: I=∫dx(x−1)2(x+2)=13∫(x+2)−(x−1)(x−1)2(x+2)dx
=13∫dx(x−1)2−13∫dx(x−1)(x+2)=−13(x−1)−19∫(1x−1−1x+2)dx
=−13(x−1)−19ln|x−1x+2|+C. Chọn B.
Bài tập 19: Tính nguyên hàm:I=∫3x2+2x4−4dx
A. I=1√2ln|x−√2x+√2|+arctanx√2+C. B. I=ln|x−√2x+√2|+arctanx√2+C.
C. I=ln|x−√2x+√2|+1√2arctanx√2+C. D. I=1√2ln|x−√2x+√2|+1√2arctanx√2+C.
Lời giải chi tiết
Ta có: 3x2+2x4−4=A(x2+2)+B(x2−2)(x2−2)(x2+2)=(A+B)x2+2A−2B(x2−x)(x2+2)
Đồng nhất 2 vế ta có: {A+B=32A−2B=2⇔{A=2B=1
Khi đó I=∫2dxx2−2+∫dxx2+2=1√2ln|x−√2x+√2|+1√2arctanx√2+C. Chọn D..
TOÁN LỚP 12