Tải bản đầy đủ (.doc) (8 trang)

Ôn thi HKII chuyên đề tích phân (Có Đáp Số)

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (187.63 KB, 8 trang )

Chuyeân ñeà : TÍCH PHÂN và ỨNG DỤNG
(Tài liệu dùng cho học sinh ôn tập TN THPT)
A) Tóm tắt kiến thức cơ bản :
Để học tốt chương tích phân, các em học sinh cần nhớ các kiến thức sau :
1) Bảng các nguyên hàm:
Bảng nguyên hàm
Nguyên hàm của những
hàm số sơ cấp thường
gặp
Nguyên hàm của những hàm số hợp
đơn giản
Nguyên hàm của những
hàm số hợp

Cxdx +=

( )
1
1
1
≠+
+
=
+

α
α
α
α
C
x


dxx
( )
0ln ≠+=

xCx
x
dx
Cedxe
xx
+=

( )
10
ln
≠<+=

aC
a
a
dxa
x
x
Cxxdx +=

sincos
Cxxdx +−=

cossin
Cxdx
x

+=

tan
cos
1
2
Cxdx
x
+−=

cot
sin
1
2
tan ln cosxdx x c= − +

cot ln sinxdx x c= +

kdx kx C= +

( )
( )
( )
1
1
1
1
≠+
+
+

=+
+

α
α
α
α
C
bax
a
dxbax
( )
0ln
1
≠++=
+

xCbax
abax
dx
Ce
a
dxe
baxbax
+=
++

1
( ) ( )
Cbax

a
dxbax ++=+

sin
1
cos
( ) ( )
Cbax
a
dxbax ++−=+

cos
1
sin
( )
( )
Cbax
a
dx
bax
++=
+

tan
1
cos
1
2
( )
( )

Cbax
a
dx
bax
++−=
+

cot
1
sin
1
2
Cudu +=

( )
1
1
1
≠+
+
=
+

α
α
α
α
C
u
duu

( )
0ln ≠+=

uCu
u
du
Cedue
uu
+=

( )
10
ln
≠<+=

aC
a
a
dxa
u
u
Cuudu +=

sincos
Cuudu +−=

cossin
Cudu
u
+=


tan
cos
1
2
Cudu
u
+−=

cot
sin
1
2
2) Các tính chất tích phân:
Cho các hàm số f(x) và g(x) liên tục trên [a; b]

( ) 0
a
a
f x dx =

;
( ) ( )
b a
a b
f x dx f x dx= −
∫ ∫

. ( )
b

a
k f x dx =

( )
b
a
k f x dx

( k là hằng số)

[ ( ) ( )] ( ) ( )
b b b
a a a
f x g x dx f x dx g x dx± = ±
∫ ∫ ∫

( ) ( ) ( )
b c b
a a c
f x dx f x dx f x dx= +
∫ ∫ ∫
( với a < c < b )
3) Các công thức lượng giác:
a) Công thức nhân đôi:
* sin2a = 2sina.cosa
* cos2a = cos
2
a – sin
2
a = 2cos

2
a – 1 = 1 – 2sin
2
a
b) Công thức hạ bậc:
1
* sin
2
a =
1 cos2
2
a−
* cos
2
a =
1 cos 2
2
a+
c) Công thức biến đổi tích thành tổng:
*
[ ]
1
cos .cos cos( ) cos( )
2
a b a b a b= + + −
*
[ ]
1
sin .cos sin( ) sin( )
2

a b a b a b= + + −
*
[ ]
1
sin .sin cos( ) cos( )
2
a b a b a b= − + − −
4) Các công thức về lũy thừa và căn bậc n:
Với điều kiện xác định của a, b, m, n ta có :
*
1
n
n
a a
=

m
n m
n
a a
=

*
. .
n n n
a b a b=
;
n
n
n

a a
b
b
=
* a
0
= 1; a
1
= a ; a
-n
=
1
n
a
*
.a a a
α β α β
+
=
;
a
a
a
α
α β
β

=
*
( )

. .a b a b
α
α α
=
;
a a
b b
α
α
α
 
=
 ÷
 
*
( )
.
a a
β
α α β
=
5) Các hằng đẳng thức đáng nhớ:
* a
2
– b
2
= (a+b)(a – b)
*
( )
2

2 2
2a b a ab b± = ± +
*
3 3 2 2
( )( . )a b a b a a b b± = ± +m
*
( )
3
3 2 2 3
3 3a b a a b ab b± = ± + ±
B) Ví dụ và bài tập:
I) Tích phân cơ bản: Chúng tôi gọi tích phân cơ bản là các tích phân mà việc tính không cần phải áp dụng phương
pháp từng phần hay đổi biến. Tuy vậy các em học sinh cần lưu ý rằng cơ bản không nghĩa là dễ làm. Hãy nghiên cứu
các ví dụ sau:
Ví dụ 1: Tính các tích phân
a) I
1
=
1
3
0
(3 1)x dx−

b) I
2
=
2
2
0
x

e dx
− +

c)I
3
=
0
1
3
2 1
dx
x

− +

KQ: I
1
=
5
4
I
2
= e
2
–1 I
3
=
3
ln3
2

Ví dụ 2: Tính các tích phân
a) J
1
=
( )
2
2
2
0
1x dx+

b) J
2
=
1
0
2 3
2
x
dx
x
+


c) J
3
=
8
6
6

1
2x x
dx
x
+

J
1
=
206
15
J
2
= 7ln2 – 2 J
3
=
101
4
Ví dụ 3: Tính các tích phân
2
a) K
1
=
4
0
sin3 .cosx xdx
π

b) K
2

=
8
2
0
cos 2xdx
π

c) K
3
=
1
2 1
0
1
x
e dx



KQ: K
1
=
1
2
K
2
=
1
1
8 2

π
 
+
 ÷
 
K
3
=
1
1 1
1
2 2
e e

+ −
2. Bài tập:
Tính các tích phân:
1) L =

+−
1
0
24
)23( dxxx
KQ: L =
5
6
2) I =



4
6
2
3
sin
sin1
π
π
dx
x
x
KQ: I =
2
223
−+
3) J =
dx
x
x


+
1
0
34
2
KQ: J =
9
4ln103
+−

4) K =
dx
x
xx


2
1
2
23
52
KQ: K = – 2
5) M =

12
0
5sin.7sin
π
xdxx
KQ: M =
8
1
6) N =
4
1
2x dx−

KQ: N =
5
2

7) P =
3
2
0
sin 3xdx
π

KQ: P =
6
π
8) Q =
4
2
0
tan xdx
π

KQ:
1
4
π

9) R =
/4
2 2
/6
sin .cos
dx
x x
π

π

KQ:
2 3
3
10) S =
1
2
0
2 5 2
dx
x x+ +

KQ:
1
ln 2
3
II) Phương pháp đổi biến số: Cần tính I =
( )
b
a
f x dx

1) Loại 1: Tiến hành theo các bước
+ Chọn đặt: x = u(t) rồi suy ra dx = u’(t)dt
+ Tìm cận mới: lần lượt cho u(t) = a và u(t) = b để tìm hai cận mới.
+ Chuyển tích phân cần tính từ biến x sang biến t, rồi tính.
Ví dụ 4: Tính tích phân
a) I
1

=
2
2
0
4 x dx−

KQ: I
1
=
π
b) I
2
=
3
2
0
1
9
dx
x+

KQ: I
2
=
12
π
2) Loại 2: Tiến hành theo các bước
+ Chọn đặt: u = u(x) rồi suy ra du = u’(x)dx
+ Tìm cận mới: Nếu hai cận mới là
α


β
thì
α
=u(a)
β
= u(b) .
+ Chuyển tích phân cần tính từ biến x sang biến u, rồi tính.
Ví dụ 5: Tính các tích phân
a) J
1
=
2
2
1
x
xe dx

b) J
2
=
1
1 ln
e
x
dx
x
+

c)J

3
=
1
3 4 5
0
( 1)x x dx−

d) J
4
=
2
2
0
4 .x xdx−

e) J
5
=
/2
4
0
cos
(1 sin )
x
dx
x
π
+

KQ: J

1
=
1
2
( e
4
– e) J
2
=
2
(2 2 1)
3

J
3
=
1
24

J
4
=
8
3
J
5
=
7
24


2. Bài tập tự luyện:
1) Tính các tích phân:
a) I =
dxxx

+
6
0
cos.sin41
π
KQ: I =
6
133 −
b) J =
dxxx


2
0
2
3
3
.8
KQ: J = –4
3
c) K =
dxxe
x



1
0

2
KQ: K =
e
e
2
1−
d) L =

+
e
x
dxx
1
)ln3(
KQ: L =
8
13
e) M =

+
21
0
2
7 x
dx
KQ: M =
73

π
g) N =

+
1
0
2
x
x
e
dxe
KQ: N = ln
3
2 e+
h) P =
1
2010
0
( 1)x x dx−

KQ: P =
1
4046132
i) Q =
1
2
0
1 .x xdx−

( Đặt x = sint) KQ:

4
π
2) Tính các tích phân:
a) I
1
=
2
0
(2sin 3)cosx xdx
π
+

KQ: 4 b) J
1
=
2
2
1
3x x dx+

KQ:
7 7 8
3

c) P =
1
2
0
4 2
1

x
dx
x x
+
+ +

KQ: 2ln3 d) Q=
2
4
2
0
5 tan
cos
x
dx
x
π
+

KQ: 16/3
e) L
1
=
2
1
1 3ln
ln
e
x
xdx

x
+

KQ:
7
9
g) N
1
=
2
1
1
x
x
e
dx
e −

KQ: ln(e+1)
h) J
4

=
1
3
0
1x xdx−

KQ:
32

315
III) Phương pháp tích phân từng phần:
• Công thức:
b b
b
a
a a
udv uv vdu
= −
∫ ∫
• Các dạng cơ bản: Giả sử cần tính
( ). ( )
b
a
I P x Q x dx=

Dạng
hàm
P(x): Đa thức
Q(x): sinkx hay coskx
P(x): Đa thức
Q(x):e
kx
P(x): Đa thức
Q(x):ln(ax+b)
P(x): Đa thức
Q(x):
2
1
sin x

hay
2
1
cos x
Cách
đặt
* u = P(x)
* dv là Phần còn lại
của biểu thức dưới dấu
tích phân
* u = P(x)
* dv là Phần còn lại
của biểu thức dưới
dấu tích phân
* u = ln(ax + b)
* dv = P(x)dx
* u = P(x)
* dv là Phần còn lại của
biểu thức dưới dấu tích
phân
Ví dụ 6: Tính các tích phân
a) I
1
=
/4
0
2 cos2x xdx
π

b) I

2
=
1
2
0
( 1)
x
x e dx+

c) I
3
=
3
2
2 ln( 1)x x dx



KQ: I
1
=
1
4 2
π

I
2
=
2
3 1

4
e −
I
3
= 8ln2 –
7
2
Ví dụ 7: Tính các tích phân
a) J
1
=

4
0
2
cos
π
x
xdx
KQ: J
1
=
ln 2
4
π

b) J
2
=
2

2
1
ln xdx
x

KQ: J
2
=
1
(1 ln 2)
2

2. Bài tập tự luyện:
1) Tính các tích phân:
a) I
1
=
1
1
( 3)
x
x e dx

+

KQ: I =
2
3 1e
e


b) I
2
=


e
xdxx
1
ln)21(
KQ:
2
1
2
e−
4
c) I
3
=

4
0
2
cos
π
x
xdx
KQ: M =
4
π
– ln

2
d) I
4
=
2
1
2ln
e
x
dx
x

KQ: N = 2(1 –
e
2
)
2) Tính các tích phân:
a) K
1
=
2
0
.cos .sinx x xdx
π

KQ:
8
π
b) K
2

=
2
3
1
ln x
dx
x

KQ:
3 1
ln 2
16 8

c) K
3
=

1
0
dxe
x
KQ: J = 2 d) K
4
=
2
1
ln
e
x xdx


KQ:
3
2 1
9
e +
e) K
5
=
2
0
sin
x
e xdx
π

KQ:
2
1
2
e
π
+
IV) Ứng dụng tích phân tính diện tích hình phẳng và thể tích:
1) Diện tích hình phẳng:
Cơ sở lí thuyết:
• Diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị các hàm số y = f(x) (liên tục); x= a; x= b và y = 0 (trục hoành)
được tính bởi: S =
( )
b
a

f x dx

(1).
• Diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị các hàm số y = f(x), y = g(x)(liên tục); x = a; x= b được tính
bởi: S =
( ) ( )
b
a
f x g x dx−

(2).
Ví dụ 8: Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị các hàm số y = x
2
– 1; y = 0; x = 0; x = 2. ĐS: 2
Ví dụ 9: Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị các hàm số y = 2 – x
2
và y = x. ĐS:
9
2
2) Thể tích vật thể tròn xoay:
Cơ sở lí thuyết:
Thể tích vật thể tròn xoay giới hạn bởi các đường y = f(x); x = a; x = b; y = 0 khi xoay quanh trục Ox
được tính bởi: V =
2
( )
b
a
f x dx
π


(3)
Ví dụ 10:
a) Cho hình phẳng giới hạn bởi các đường y = 2x – x
2
và y = 0. Tính thể tích vật thể tròn xoay được sinh ra bởi hình
phẳng đó khi nó quay quanh trục Ox., ĐS:
16
15
π
b) Cho hình phẳng giới hạn bởi các đường y = – x
2
và y = x
3
. Tính thể tích vật thể tròn xoay được sinh ra bởi hình
phẳng đó khi nó quay quanh trục Ox. ĐS:
1
5
π
Giải:
• Phương trình – x
2
= x
3


x = 0 và x = –1
• Gọi V
1
là thể tích vật thể tròn xoay được sinh ra do hình phẳng giới hạn bởi các đường y = – x
2

, x = 0, x =
–1 và trục Ox khi hình phẳng đó quay quanh Ox:
Có V
1
=
0
2 2
1
( )x dx
π



=
1
5
π
• Gọi V
2
là thể tích vật thể tròn xoay được sinh ra do hình phẳng giới hạn bởi các đường y = x
3
, x = 0, x = -1
và trục Ox…:
Có V
2
=
0
3 2
1
( )x dx

π


=
1
7
π
5
Vậy thể tích V cần tính là: V =
1 2
V V−
=
2
35
π
(đvtt)
Chú ý: Khi tính thể tích vật thể tròn xoay sinh bởi hai đường y = f(x) và y = g(x) khi nó quay quanh trục Ox, học sinh
có thể ngộ nhận và dùng cơng thức
2
( ( ) ( ))
b
a
V f x g x dx
π
= −

dẫn đến kết quả sai KQs : V =
1
105
π

đvtt.
2. Bài tập tự luyện:
1) Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi (P): y = – x
2
+ 4x và trục hoành. KQ: S =
3
32
đvdt
2)Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi hai đường (P): y = – x
2
và y = – x – 2 . KQ: S =
2
9
đvdt
3) Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thò hàm số y = 5x
4
– 3x
2
– 8, trục Ox trên [1; 3] KQ: S = 200 đvdt
4) Tính thể tích các hình tròn xoay sinh bởi các hình phẳng giới hạn bởi các đường sau đây khi quay quanh trục Ox:
a) (P): y
2
= 8x và x = 2 KQ: 16
π
đvtt b) y = x
2
và y = 3x KQ:
5
162
π

đvtt
c) y =
sin
2
x
; y = 0; x = 0; x =
4
π
KQ:
2 2
8
π

đvtt
V) Đề thi tốt nghiệp THPT các năm trước có liên quan đến tích phân:
Bài 1: Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi các đường y
2
= 2x +1 và y = x -1 (TNTHPT năm 2001 – 2002 )
Bài 2: 1.Tìm nguyên hàm F(x) của hàm số y =
1x2x
1x3x3x
2
23
++
−++
, biết F(1) =
3
1

2.Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thò hàm số y=

2x
12x10x2
2
+
−−
và trục hoành Ox. (TNTHPT năm 2002 – 2003 )
Bài 3: Cho hàm số y =
3
1
x
3
– x
2
(C). Tính thể tích vật thể tròn xoay do hình phẳng giới hạn bởi (C) và các đường y = 0, x =0,
x = 3 quay quanh trục Ox. (TNTHPT năm 2003 – 2004 )
Bài 4: Tính tích phân: I =

+
2/
0
2
.cos).sin(
π
dxxxx
(TNTHPT năm 2004 – 2005 )
Bài 5: a. Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thò các hàm số :
y = e
x
, y = 2 và đường thẳng x = 1.
b. Tính tích phân: I =



2/
0
2
cos4
2sin
π
dx
x
x
(TNTHPT năm 2005– 2006)
Bài 6: Tính tích phân J =

e
dx
x
x
1
2
ln
. (TNTHPT năm 2006– 2007)
Bài 7: Tính tích phân I
1
2 3 4
1
(1 )x x dx

= −


(TNTHPT năm 2007– 2008)
Bài 8: Tính tích phân I =
0
(1 cos )x x dx
π
+

(TNTHPT năm 2008– 2009)
Bài 9: Tính tích phân I
1
2 2
0
( 1)x x dx= −

(TNTHPT năm 2009– 2010)
6
VI) Một số bài tập nậng cao :
Chúng tôi đề nghị các bài tập ở phần sau dành cho các em học sinh khá, giỏi. Các em học sinh chỉ muốn ôn
tập để thi TNTHPT không nhất thiết phải làm các bài tập dưới đây.
Bài 1: Tính các tích phân
1) I
1
=
3
1
1 1
dx
x x+ + −

KQ:

1
8 4 2
3
I

=
2) I
2
=
1
3
0
( 1)
xdx
x +

KQ: I
2
=
1
8
3) I
3
=
/2
3
0
4sin
1 cos
xdx

x
π
+

KQ: I
3
= 2 4) I
4
=
/2
3 3
0
sin .cosx xdx
π

KQ:
1
12
5) I
5
=
2
/4
0
1 tan
1 tan
x
dx
x
π


 
 ÷
+
 

KQ:
1
4
π

6) I
6
=
1 cos xdx
π
π



KQ:
4 2
Bài 2: Tính các tích phân
1) J
1
=
1
0
1
x

dx
e+

KQ: J
1
=
1
1 ln
2
e+

2) J
2
=
1
3
2
0
1
x
dx
x x+ +

KQ: J
2
=
2 2 1
15

3) J

3
=
/3
2
0
cos
3 2sin
xdx
x
π


KQ: J
3
=
4 2
π
4) J
4
=
1
2
0
1
dx
x x+ +

KQ: J
4
=

3
9
π
5) J
5
=
/2
0
2 sin
dx
x
π
+

KQ: J
5
=
3
9
π
6) J
6
=
/4
4
0
cos
dx
x
π


KQ: J
6
=
4
3
7) J
7
=
/2
2 2 2 2
0
sin .cos
cos sin
x xdx
a x b x
π
+

( a, b>0) KQ: J
7
=
1
a b+
8) J
8
=
1 5
2
2

4 2
2
1 5
1
1
x
dx
x x
+
+
+
− +

KQ: J
8
=
2
π
9) J
9
=
/2
/4
ln(1 cot )x dx
π
π
+

KQ: J
9

=
ln 2
8
π
10) J
10
=
7
2
1
1
1
dx
x +

KQ:
2ln( 2 1)+
Chú ý: Khi dùng máy tính cầm tay 570ES để kiểm tra kết quả, vì trong phím hàm không có cotx,nếu học sinh nhập tích phân
/2
/4
1
ln(1 )
tan
dx
x
π
π
+

thay cho J

9
thì máy báo lỗi do tanx không xác định tại
2
π
. Hãy thử dùng cung phụ để chuyển từ cot sang
tan.
Bài 3: a) Cho hàm số y = f(x) liên tục trên [a; b]. Chứng minh
( ) ( )
b b
a a
f x dx f a b x dx= + −
∫ ∫
b) Áp dụng tính I =
3
6
ln(tan )x dx
π
π

KQ: I = 0
Bài 4: a) Cho hàm số f(x) liên tục trên [0, 1]. Chứng minh
2
0
(sin )f x dx
π

=
2
0
(cos )f x dx

π

b) Áp dụng tính I =
/2
0
cos
cos sin
x
dx
x x
π
+

KQ: I =
4
π
Bài 5: Tính các tích phân
1) K
1
=
/2
2
0
sinx xdx
π

KQ: K
1
=
2

4
16
π
+
2) K
2
=
2
2
1 1
( )
ln ln
e
e
dx
x x


KQ: K
2
=
2
2
e
e−
3) K
3
=
5/4
1

ln( 1 1)x x dx+ + −

KQ: K
3
=
3 3
ln 2
4 8

4) K
4
=
/2
0
1 cos
x
dx
x
π
+

KQ: K
4
=
2
2ln
2 2
π
+
7

5) K
5
=
7
2
2
1
1 x
dx
x
+

KQ: K
5
=
2 2
2ln(1 2)
7
+ +
6) K
6
=
7
2 2
1
1
1
dx
x x+


KQ: K
6
=
2 2
7
VII) Một số đề thi cao đẳng và đại học các năm trước có liên quan đến tích phân:
Bài 1: Tính tích phân: I =
/2
3 2
0
(cos 1)cosx xdx
π


(Khối A năm 2008– 2009)
HD: Viết I =
/2
5
0
cos xdx
π


/2
2
0
cos xdx
π

= I

1
– I
2
I
1
=
/2
2
0
(1 sin )cosx xdx
π


(Đặt u = sinx) KQ: I =
8
15 4
π

Bài 2: Tính tích phân: I
3
2
1
3 ln
( 1)
x
dx
x
+
=
+


(Khối B năm 2008– 2009)
HD: Dùng từng phần với u = 3 + lnx, dv =
2
1
( 1)x +
dx KQ:
1 27
(3 ln )
4 16
+
Bài 3: Tính tích phân: I =
3
1
1
1
x
dx
e
=


(Khối D năm 2008– 2009)
HD: Đặt u = e
x
suy ra x = lnu suy ra dx =
1
du
u
KQ: ln(e

2
+ e + 1) – 2
Bài 4: Tính tích phaân: I
1
2
0
( )
x x
e x e dx

= +

(CĐKhối A,B,D năm 2008– 2009)
HD: Viết I
1
0
x
e dx

= +

1
0
x
xe dx

…. KQ: I =
1
2
e


Bài 5: Tính tích phaân: I
1
2 2
0
2
1 2
x x
x
x e x e
dx
e
+ +
=
+

(Khối A năm 2009– 2010)
HD: Viết I
1
0
1 2
x
x
e
dx
e
=
+

+

1
2
0
x dx

= I
1
+ I
2
Tính I
1
dùng đổi biến đặt u = 1 + 2e
x
KQ:
1 1 2 1
ln
2 3 3
e+
+
Bài 6: Tính tích phân I =
2
1
ln
(2 ln )
e
x
dx
x x+

(Khối B năm 2009– 2010)

HD:Đặt t = 2 + lnx KQ:
3 1
ln
2 3

Bài 7 : Tính tích phân
1
(2 )ln
3
e
x
x xdx−

(Khối D năm 2009– 2010)
HD: Tách làm hai tích phân một dùng từng phần, một dùng đổi biến KQ:
2
1
2
e

Bài 8: Tính tích phân I
1
0
2 1
1
x
dx
x

=

+

(CĐKhối A,B,D năm 2008– 2009) KQ: 2 – 3ln2
8

×