Tải bản đầy đủ

tich phan pho thong trung hoc

nhưng ở đây để
P(x)
phân tích
ta sử dụng các đồng nhất thức quen thuộc.
Q(x)
x2
Dạng 1: Tính tích phân bất đònh: I = ò
dx, với a ¹ 0.
(ax + b)2
PHƯƠNG PHÁP CHUNG

Sử dụng đồng nhất thức:
1
1
1
x 2 = 2 .a2 x 2 = 2 [(ax + b) - b]2 = 2 [(ax + b)2 - 2b(ax + b) + b2 ]
a
a
a
x2
1 (ax + b)2 - 2b(ax + b) + b 2

Ta được:
=
.
(ax + b)a a2
(ax + b)a
=

ù
1 é
1
2b
b2
.
+
2 ê
a-2
a-1

a ë (ax + b)
(ax + b)
(ax + b) û

1 é
dx
2bdx
b 2dx ù
I = 2 . êò
+
ú
a ë (ax + b)a-2 ò (ax + b)a-1 ò (ax + b)a û

Khi đó:
=

1 é d(ax + b)
2bd(ax + b)
b 2 d(ax + b) ù
.
+
ê


ú.
a3 ë ò (ax + b)a-2 ò (ax + b)a-1 ò (ax + b)a û

Trang 33


Tích phân

Trần Só Tùng

x2
Ví dụ 3: Tính tích phân bất đònh: I = ò
dx.
(1 - x)39
Giải:
Sử dụng đồng nhất thức: x 2 = (1 - x)2 - 2(1 - x) + 1
x2
(1 - x)2 - 2(1 - x) + 1
1
2
1
Ta được:
=
=
+
.
39
39
37
37
(1 - x)
(1 - x)
(1 - x)
(1 - x)
(1 - x)39
Khi đó: I = ò
=

dx
2dx
dx


37
38
(1 - x)
(1 - x)
(1 - x)39

1
2
1
+
+ C.
36(1 - x)36 37(1 - x)37 38(1 - x)38

Chú ý: Mở rộng tự nhiên của phương pháp giải trên ta đi xét ví dụ:
x3
Ví dụ 4: Tính tích phân bất đònh: I = ò
dx.
(x - 1)10
Giải:
Sử dụng đồng nhất thức (công thức Taylo): x 3 = 1 + 3(x - 1) + 3(x - 1)2 + (x - 1)3 .
x3
1 + 3(x - 1) + 3(x - 1)2 + (x - 1)3
Ta được:
=
(x - 1)10
(x - 1)10
=

1
3
3
1
+
+
+
.
10
9
8
(x - 1)
(x - 1) (x - 1) (x - 1)7

é 1
3
3
1 ù
Khi đó: I = ò ê
+
+
+
dx
10
9
8
(x - 1) (x - 1) (x - 1)7 úû
ë (x - 1)
1
3
3
1
=+ C.
9
8
7
9(x - 1) 8(x - 1) 7(x - 1) 6(x - 1)6
Dạng 2: Tính tích phân bất đònh: I n = ò

dx
, với a ¹ 0 và n nguyên dương.
(ax + bx + c)n
2

PHƯƠNG PHÁP CHUNG

Ta xét các trường hợp sau:
·

Trường hợp 1: Nếu n = 1
Ta xét ba khả năng của D = b 2 - 4ac
Ÿ Khả năng 1: Nếu D > 0
1
1
1
(x - x 2 ) - (x - x1 )
Khi đó:
=
=
.
2
ax + bx + c a(x - x1 )(x - x 2 ) a(x1 - x 2 ) (x - x1 )(x - x 2 )
=

ỉ 1
1
1 ư
ç
÷.
a(x1 - x 2 ) è x - x1 x - x 2 ø

Trang 34


Trần Só Tùng

Tích phân

ỉ 1
1
1 ư
1
[ln x - x1 - ln x - x2 ] + C.
ç
÷ dx =
ò
a(x1 - x2 ) è x - x1 x - x2 ø
a(x1 - x2

Do đó: I1 =

=

1
x - x1
.ln
+ C.
a(x1 - x 2 )
x - x2

Ÿ Khả năng 2: Nếu D = 0
1
1
Khi đó:
=
2
ax + bx + c a(x - x 0 )2
Do đó: I =

1
dx
1
=+ C.
ò
2
a (x - x0 )
a(x - x0 )

Ÿ Khả năng 3: Nếu D < 0
ỉ p pư
Khi đó thực hiện phép đổi biến x = tgt với t Ỵ ç - ; ÷ .
è 2 2ø
·

Trường hợp 2: Nếu n > 1
Bằng phép đổi biến t = x +

b
1
dt
, ta được: I n = n ò 2
2a
a (t + k)n

Sử dụng phương pháp tích phân từng phần với phép đặt:
1
2ntdt
ì
ì
ïu = 2
ïdu = - 2
n
(t + k) Þ í
(t + k)n +1
í
ïdv = dt
ïv = t


Khi đó: I n =
=

1
an

1
an

é
t
t 2 dt ù 1 ì
t
[(t 2 + k) - k]dt ü
2n
2n
+
=
+
ê 2
n
ò (t 2 + k)n +1 ú an í (t 2 + k)n
ò (t 2 + k)n +1 ý
ë (t + k)
û

þ

ì
t
dt
dt
é
ùü
+ 2n ê ò 2
- kò 2
í 2
n
n
n +1 ú ý
(t + k) û þ
ë (t + k)
ỵ (t + k)

é
t
ù
t
n
ê (t 2 + k)n + 2n(I n - kI n+1 ) ú Û 2nkI n+1 = (t 2 + k)n + (2n - a )I n
ë
û
t
Û 2(n - 1(kI n = 2
+ (2n - 2 - a n -1 )I n +1
(1)
n -1
(t + k)
=

1
an

Chú ý: Vì công thức (1) không được trình bày trong phạm vi sách giáo khoa 12, do đó các
em học sinh khi làm bài thi không được phép sử dụng nó, hoặc nếu trong trường hợp được
sử dụng thì đó là một công thức quá cồng kềnh rất khó có thể nhớ được một cách chính
xác, do vậy trong tường hợp n > 1 tốt nhất các em nên trình bày theo các bước sau:
– Bước 1: Xác đònh I1.
– Bước 2: Xác đònh In theo In–1 (chứng minh lại (1)).
– Bước 3: Biểu diễn truy hồi In theo I1 ta được kết quả cần tìm.
Ví dụ 5: Cho hàm số f(x) =

1
x - (m + 2)x + 2m
2

Trang 35


Tích phân

Trần Só Tùng

Tính tích phân bất đònh I = ò f(x)dx biết:
a/ m = 1

b/ m = 2.
Giải:
dx
dx
dx
d(x - 2)
d(x - 1)




x - 3x + 2
x -2
x -1
x-2
x -1
x-2
= ln x - 2 - ln x - 1 + C = ln
+ C.
x -1

a/ Với m = 1:

I = ò f(x)dx = ò

b/ Với m = 2:

I = ò f(x)dx = ò

2

dx
1
=+ C.
2
(x - 2)
x-2

Ví dụ 6: Tính tích phân bất đònh: I = ò

dx
(x + 4x + 3)3
2

Giải:
Xét tích phân J n = ò
·

Với n = 1
dx
dx
1 ỉ 1
1 ư
1 x +1

= òç
+ C.
÷ dx = ln
x + 4x + 3
(x + 1)(x + 3) 2 è x + 1 x + 3 ø
3 x +3
Với n > 1
Bằng phương pháp tích phân từng phần với phép đặt:
1
2ntdt
ì
ì
ïu = 2
ïdu = - 2
n
(t - 1) Þ í
(t - 1)n +1
í
ïdv = dt
ïv = t


J1 = ò

·

dx
, ta lần lượt có:
(x + 4x + 3)n
2

2

Khi đó: J n =
=

t
t 2 dt
t
[(t 2 - 1) + 1]dt
+
2n
=
+
2n
ò (t 2 - 1)n+1 (t 2 - 1)n
ò (t 2 - 1)n+1
(t 2 - 1)n

t
é
dt
dt
ù
t
+ 2n ê ò 2
+ò 2
= 2
+ 2n(J n + J n +1 )
n
n
n +1 ú
(t - 1)
(t - 1) û (t - 1)n
ë (t - 1)
2

Û 2nJn+1 = Û Jn = Do đó:

t
t
- (2n - 1)Jn Û 2(n - 1)Jn = - 2
- (2n - 3)Jn-1
n
(t - 1)
(t - 1)n-1
2

1
é
t
ù
=
+
2n
3)J
n
1
ú
2(n - 1)n êë (t 2 - 1)n-1
û

1ỉ t
ư
J2 = - ç 2
+ J1 ÷
2 è t -1
ø


t
ù
1ì t
ì 1ỉ t
ư üü
I = J3 = - ê 2
+
3J
=
+
3
+
J
í
í
2
ç
1
÷ ýý
ú
2
4 ë (t - 1)2
4 ỵ (t 2 - 1)2
ø þþ
û
ỵ 2 è t -1
=-

x+2
3(x + 2)
3
x +1
+
+ ln
+ C.
2
2
4(x + 4x3+) 8(x + 4x + 3) 16 x + 3
2

Trang 36


Trần Só Tùng

Tích phân

Dạng 3: Tính tích phân bất đònh: I n = ò

(lx + m )dx
, với a ¹ 0 và n nguyên dương.
(ax 2 + bx + c)n

PHƯƠNG PHÁP CHUNG

Phân tích: lx + m =

l
lb
(2ax + b) + m 2a
2a

Khi đó: I n =

l
(2ax + b)dx
lb
dx
+ (m - ) ò
ò
2
n
2
2a (ax + bx + c)
2a (ax + bx + c)n

a/ Với J n =

l
(2ax + b)dx
thì:
ò
2a ((ax 2 + bx + c)n

Ÿ Nếu n = 1, ta được:
J1 =

l (2ax + b)dx l
=
ln ax 2 + bx + c + C.
ò
2
2a ax + bx + c 2a

Ÿ Nếu n > 1, ta được:
Jn =

l
(2ax + b)dx
l
1
=. 2
+ C.
ò
2
n
2a (ax + bx + c)
2a(n - 1) (ax + bx + c)n-1

b/ Với K n = ò

dx
, ta đã biết cách xác đònh trong dạng 2.
(ax + bx + c)n
2

Tổng quát hẹp: Trong phạm vi phổ thông chúng thường gặp tích phân bất đònh sau:
I=ò

P(x)dx
, với a ¹ 0 và bậc của P(x) lớn hơn 1.
ax 2 + bx + c

Ta thực hiện theo các bước sau:
– Bước 1: Thực hiện phép chia đa thức P(x) cho ax 2 + bx + c ta được:
P(x)
lx + m
= Q(x) + 2
2
ax + bx + c
ax + bx + c
l
2ax + b
lb
1
= Q(x) + . 2
+ (m - ). 2
2a ax + bx + c
2a ax + bx + c
l (2ax + b)dx
lb
dx
– Bước 2: Khi đó: I = ò Q(x)dx + ò 2
+ (m - ) ò 2
.
2a ax + bx + c
2a ax + bx + c
Chú ý: Tuy nhiên trong trường hợp ax 2 + bx + c có D = b2 - 4ac > 0
(ta được hai nghiệm x1, x2), chúng ta thực hiện phép phân tích:
lx + m
=
ax 2 + bx + c

1ỉ A
B ư
+
ç
÷.
a è x - x1 x - x 2 ø

Ví dụ 7: Tính tích phân bất đònh: I = ò

(2x 3 - 10x 2 + 16x - 1)dx
x 2 - 5x + 6
Giải:

Trang 37



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×