Bài Tập Giới hạn
1. Tính các giới hạn sau
3
a) lim
x →0
1 + mx − 1
x
x →0 3
9 + 2x − 5
c). lim
d) lim
3
x −2
sin 7x
e) lim
x →π tan 3x
3 arcsin x
g) lim
x →0
4x
x →8
⎛ 1
⎞
h) lim ⎜
− cot x ⎟
x → 0 ⎝ sin x
⎠
1 − cos x − tan2 x
x →0
x sin x
j) lim
3x
⎛ x + 3⎞
l) lim ⎜
⎟
x →∞ ⎝ x − 2 ⎠
1
2x +1
1
n) lim ( cos x ) sin x
x →0
x →0
1
sin x
⎛ 1 + tan x ⎞ sin3 x
o) lim ⎜
⎟
x → 0 ⎝ 1 + sin x ⎠
⎛ sin x ⎞ x − sin x
p) lim ⎜
⎟
x →0 ⎝ x ⎠
3
1 + mx − 1
0
có dạng vô đònh
khi x → 0 và
x
0
1
′
−1
3
1 1 + mx 3
1 + mx − 1
1 + mx )′
(
)
(
m
m
3
=
=
→
khi x → 0 . Do đó
2
x′
1
3
3 (1 + mx ) 3
ĐS: a)
)
3
lim
x →0
b)
3
1 + mx − 1 m
=
x
3
x +1 −1
3
x +1 −1
′
x +1 −1
có dạng vô đònh
)=
′
x + 1 − 1)
x +1 −1
lim
x →0 3
x +1 −1
9 + 2x − 5
c)
(
x2 − 2x
x →0
m) lim ( cos x ) x2
(
(
1 + x + x2 − 7 + 2x − x 2
f) lim x cot πx
1 − cos2 x
x → 0 x sin 2x
(
x +1 −1
x →2
i) lim
⎛ x ⎞
k) lim ⎜
⎟
x →∞ ⎝ 2 + x ⎠
x +1 −1
b) lim
3
x −2
9 + 2x − 5
(
3
x −2
)′
1
−1
2
( x + 1)
−1
1 x +1
)
3(
1
2
=
1
3
=
0
khi x → 0 và
0
1
3
3
6
khi x → 0 . Do đó
+
→
x
1
(
)
2
2
3
2
có dạng vô đònh
)′ =
1
2
0
khi x → 8 và
0
1
−1
2
( 9 + 2x ) ( 9 + 2x )′ = 3 ( 9 + 2x )
1
3
x
1
−1
3
x
1
−2
3
−1
2
→3
25
−1
2
−2
8
3
=3
1
5
1
4
=
12
5
khi x 8 . Do ủoự
lim
x 8
9 + 2x 5
3
x 2
12
5
=
1 + x + x2 7 + 2x x 2
d)
coự daùng voõ ủũnh
2
x 2x
1 + x + x2 7 + 2x x 2
=
x 2 2x
(
1 + 2x
=
2 1+ x + x2
1
2
(
1 + x + x2
)
1
1
2
0
khi x 2 vaứ
0
(1 + 2x )
2 2x
2 7 + 2x x2
2x 2
5
2 7
2
(
7 + 2x x2
) ( 2 2x )
1
1
2
2x 2
)
1
2
2
2 7
=
7
2 7
2
=
7
4 7
=
7
4
khi x 2 . Do ủoự
lim
1 + x + x 2 7 + 2x x2
x 2
2
x 2x
=
7
4
sin 7x )
(
7 cos7x
7
sin 7x
0
=
khi
e)
coự daùng voõ ủũnh
khi x vaứ
2
tan 3x
0
( tan 3x ) 3 1 + tan 3x 3
(
)
x . Do ủoự
sin 7x 7
=
lim
x tan 3x
3
x
0
coự daùng voõ ủũnh
khi x 0 vaứ
tan x
0
x
1
1
khi x 0 . Do ủoự
=
2
1 + tan x
tan
x
(
)
f) x cot x =
(
lim x cot x =
x 0
)
1
3 arcsin x )
(
3 arcsin x
0
g)
=
coự daùng voõ ủũnh
khi x 0 vaứ
4x
0
( 4x )
x 0 . Do ủoự
3 arcsin x 3
=
lim
x 0
4x
4
1
1 cos x
0
h)
cot x =
coự daùng voõ ủũnh
khi x 0 vaứ
sin x
sin x
0
(1 cos x ) = sin x 0 khi x 0 . Do ủoự
( sin x ) cos x
1
cot x = 0
lim
x 0 sin x
2
3
1 x2
4
3
khi
4
1 − cos2 x
0
có dạng vô đònh
khi x → 0 và
0
x sin 2x
′
1 − cos2 x
−2 cos x ( cos x )′
0
sin 2x
có dạng vô đònh
=
=
khi
0
sin 2x + 2x cos 2x sin 2x + 2x cos 2x
′
x
sin
2x
(
)
i)
(
)
( sin 2x )′
x → 0 và
( sin 2x + 2x cos 2x )′
=
2 cos 2x
2 1
→ =
khi
2 cos 2x + 2 cos 2x − 4x sin 2x
4 2
x → 0 . Do đó
1 − cos2 x 1
=
x → 0 x sin 2x
2
lim
Cách khác :
1 − cos2 x 1 − cos x 1
11
1
=
1
+
cos
x
→
2
=
(
)
x sin 2x
22
2
2 sin2x2x
x2
1 − cos x − tan2 x
0
có dạng vô đònh
khi x → 0 và
x sin x
0
′
1 − cos x − tan2 x
sin x − 2 tan x 1 + tan2 x
0
có dạng vô đònh
=
khi x → 0
sin x + x cos x
0
′
x
sin
x
(
)
j)
(
)
(
(
sin x − 2 tan x 1 + tan2 x
) (sin x − 2 tan x − 2 tan x )′
3
sin x + x cos x
và
=
(
)
( sin x + x cos x )′
)
(
cos x − 2 1 + tan 2 x − 6 tan2 x 1 + tan 2 x
cos x + cos x − x sin x
1 − cos x − tan2 x
1
lim
=−
x →0
x sin x
2
Cách khác :
⎛ x ⎞
k) ⎜
⎟
⎝2+ x⎠
x → ∞ và
2
1 − cos x − tan2 x 1 − cos x
sin x
1
1
= 2
−
→ −1 = −
2
x sin x
2
2
x sinx x
x cos x
3x
3x ln
=e
x
2+ x
( ln 2+x x )′ =
( 3x1 )′
= et , với t = 3x ln 2 +x x =
1
x
2+ x
( 2+x x )′
−
1
3x2
⎛ x ⎞
lim t = −6 và lim ⎜
⎟
x →∞
x →∞ ⎝ 2 + x ⎠
⎛ x + 3⎞
l) ⎜
⎟
⎝ x − 2⎠
) → −1
khi x → 0 . Do đó
2x +1
3x
1
=
x
2+ x
−
2
(2+ x)
1
3x2
2
=−
ln 2 +x x
1
3x
có dạng vô đònh
0
khi
0
6x
→ −6 khi x → ∞ . Do đó
2+x
= lim et = e−6
t →−6
ln xx +− 23
2x +1) ln x + 3
(
t
x+3
x −2
=e
= e , với t = ( 2x + 1) ln x − 2 = 1
có dạng vô đònh
2x +1
3
( ln xx +23 ) = 1 ( xx +23 ) =
2
( 2x1+1 ) (2x +1)
0
khi x vaứ
0
5
1
x+3
x2
x+3
x2
( x 2)
2
1
3x2
2
=
15x 2
15
( x 2)( x + 3)
khi x . Do ủoự
x + 3
lim t = 15 vaứ lim
x
x x 2
m) ( cos x )
1
=e
x2
( ln cos x ) =
ln cos x
x2
1
cos x
( x )
2
lim t =
x 0
2x +1
= lim et = e15
t 15
= et , vụựi t =
( cos x ) =
2x
ln cos x
x2
coự daùng voõ ủũnh
0
khi x 0 vaứ
0
sin x
1
khi x 0 . Do ủoự
2x cos x
2
1
1
1
1
vaứ lim ( cos x ) x2 = lim et = e 2 =
1
x 0
t
2
e
2
n) ( cos x )
1
sin x
( ln cos x ) =
( sin x )
=e
1
cos x
ln cos x
sin x
= et , vụựi t =
ln cos x
sin x
coự daùng voõ ủũnh
( cos x ) = sin x 0 khi
cos x
0
khi x 0 vaứ
0
x 0 . Do ủoự
cos2 x
1
lim t = 0 vaứ lim ( cos x ) sin x = lim et = e0 = 1
x 0
x 0
1
t 0
1 + tan x sin3 x
=e
o)
1 + sin x
x
( ln 11++tan
sin x )
(
vaứ
=
=
=
3
sin x
)
1
=
1 + tan x
1+ sin x
ln 1 + tan x
1+ sin x
sin3 x
(
1 + tan x
1 + sin x
= et , vụựi t =
)
3sin2 x cos x
1
=
1 cos x
x2
2
3 sin2 x
x
sin x
coự daùng voõ ủũnh
0
khi x 0
0
(1+ tan x )(1+ sin x ) (1+ tan x ) cos x
2
(1+ sin x )
2
3sin 2 x cos x
3sin2 x cos x
3sin2 x
1 + sin x
3
1 + tan x
1+ sin x
1+ sin x + tan2 x + sin x tan2 x cos x cos x tan x
(1+ tan x )(1+ sin x )
1 cos x
ln 1+ tan x
=
1 + tan2 x + sin x tan2 x cos x
3sin 2 x cos x (1 + tan x )(1 + sin x )
(1 + sin x )
(1 + tan x )(1 + sin x ) 3sin2 x cos x (1 + tan x )(1 + sin x )
1
+
1
(1 + tan x )(1 + sin x )
+
tan 2 x
tan2 x
x2
2
3 sin2 x
x
1
1 1 2
+ =
3 3 3
cos x (1 + tan x )
khi x 0 . Do ủoự
1
2
1 + tan x sin3 x
2
3
t
3
=
=
= e2
lim
e
e
lim t =
vaứ lim
x 0
x 0 1 + sin x
t 2
3
3
4
sin x
sin x
⎛ sin x ⎞ x − sin x
ln sin x
p) ⎜
= e x −sin x x = et , với t =
⎟
⎝ x ⎠
sin x
x − sin x
ln sinx x =
ln sinx x
x − sin x
sin x
có dạng vô đònh
0
khi x → 0 và
0
1
1 x cos x − sin x
( sinx x )′
( ln sinx x )′ =
x
=
(1− cos x ) sin x − ( x − sin x ) cos x (1− cos x ) sin x − ( x − sin x ) cos x
− sin x ′
( xsin
x )
sin x
sin x
sin x
x
sin x
x
2
2
=
2
x cos x − sin x
x sin x
sin x − sin x cos x − x cos x + sin x cos x
sin2 x
=
( x cos x − sin x ) sin x = − sin x → −1
x
x ( sin x − x cos x )
khi x → 0 . Do đó
sin x
⎛ sin x ⎞ x − sin x
1
lim t = −1 và lim ⎜
= lim et = e−1 =
⎟
x →0
x →0 ⎝ x ⎠
t →−1
e
2. Dùng quy tắc L’Hospital, tính các giới hạn sau
a)
(1 + x )(1 + 2x )(1 + 3x ) − 1
lim
x
x →0
x + 13 − 2 x + 1
c) lim
2
x −9
x→3
1 − 5x
x →0 1
ĐS: a)
b)
x 2 + x5
x →0
d) lim
x →∞
⎛
⎞
e) lim ⎜ x + x + x − x ⎟
x →+∞
⎝
⎠
tan x − sin x
g) lim
x →0
x3
i) lim
5
(1 + x ) − (1 + 5x )
lim
(
3
x +1 − 3x
)
1 − cos 5x
x → 0 1 − cos 3x
f) lim
h) lim x ⎡⎣ ln (1 + x ) − ln x ⎤⎦
x →+∞
x2 − 1
x →1 x ln x
j) lim
− ex
(1 + x )(1 + 2x )(1 + 3x ) − 1
x
có dạng vô đònh
0
khi x → 0 và
0
((1 + x )(1 + 2x )(1 + 3x ) − 1)′ = (1 + 2x )(1 + 3x ) + (1 + x ) ⎡⎣(1 + 2x )(1 + 3x )⎤⎦′
1
( x )′
= (1 + 2x )(1 + 3x ) + (1 + x ) ⎡⎣2 (1 + 3x ) + 3 (1 + 2x ) ⎤⎦ → 6
khi x → 0 . Do đó
(1 + x )(1 + 2x )(1 + 3x ) − 1 = 6
lim
x →0
x
5
b)
(1 + x ) − (1 + 5x )
x2 + x5
có dạng vô đònh
0
khi x → 0 và
0
5
1 + x 5 1 + 5x
) (
) 5 (1 + x )4 5
(
0
=
cuừng coự daùng voõ ủũnh
khi x 0 vaứ
4
0
2x
+
5x
2
5
x +x
(
)
5 1 + x 4 5
) 20 (1 + x )3
(
=
10 khi x 0 . Do ủoự
3
2
20x
+
4
2x + 5x
(
)
5
(1 + x ) (1 + 5x ) = 10
lim
x 2 + x5
x 0
x + 13 2 x + 1
c)
(
2
x 9
x + 13 2 x + 1
(x
lim
x
e)
)
2
x 9
x 3
3
9
) =
x + 13 2 x + 1
lim
d)
2
x +1 3x =
(
3
x +1
3
coự daùng voõ ủũnh
1
2 x +13
1
x +1
2x
=
( x + 1)
x) = 0
3
0
khi x 3 vaứ
0
1
8
6
1
2
=
1
khi x 3 . Do ủoự
16
1
16
1
2
3
3
+ x +1 x +
( x)
3
x+ x
x+ x+ x x =
2
0 khi x . Do ủoự
1+
=
x+ x+ x + x
1+
1
x
+
1
x
1
x3
+1
1
khi x + .
2
Do ủoự
1
lim x + x + x x =
x +
2
1 cos 5x ) 5 sin 5x
(
1 cos 5x
0
=
f)
coự daùng voõ ủũnh
khi x 0 vaứ
cuừng coự
1 cos 3x
0
3sin 3x
1
cos
3x
(
)
5 sin 5x ) 15 cos 5x
(
15
0
khi x 0 vaứ
daùng voõ ủũnh
=
khi x 0 . Do ủoự
9 cos 3x
9
0
3sin
3x
(
)
1 cos 5x 15
=
x 0 1 cos 3x
9
lim
6
g)
tan x − sin x
x
0
khi x → 0 và
0
có dạng vô đònh
3
( tan x − sin x )′ = 1 + tan2 x − cos x
( x )′
3x
3
2
cũng có dạng vô đònh
0
khi x → 0 và
0
(1 + tan x − cos x )′ = 2 tan x (1 + tan x ) + sin x → 2 + 1 = 1 khi x → 0 . Do đó
6x
6 6 2
( 3x )′
2
2
2
lim
tan x − sin x
x3
x →0
1
.
2
=
tan x − sin x
Cách khác :
x
3
h) x ⎡⎣ ln (1 + x ) − ln x ⎤⎦ =
′
( ln 1+xx )′ = 1 ( 1+xx ) =
− 1
x
( 1x )′
1+ x
x
2
sin x
=
x
ln 1+x x
1
x
1 −1
x2
1+ x
x
−
1
x2
=
1
cos x
x
−1
2
=
sin x 1 1 − cos x
1 1
→ 1⋅1⋅ = .
2
x cos x
2 2
x
có dạng vô đònh
1
1+ x
x
=
0
khi x → +∞ và
0
x
→ 1 khi x → +∞ . Do đó
1+ x
lim x ⎡⎣ ln (1 + x ) − ln x ⎤⎦ = 1 .
x →+∞
i)
1 − 5x
1−e
x
=
1 − ex ln 5
1−e
x
có dạng vô đònh
(1 − e )′ = − ( ln 5) e
−e
(1 − e )′
x ln 5
x
x
lim
1 − 5x
x →0 1
− ex
0
khi x → 0 và
0
x ln 5
→ − ln 5 khi x → 0 . Do đó
= − ln 5 .
(
)
′
x2 − 1
x2 − 1
0
2x
khi x → 1 và
có dạng vô đònh
=
→ 2 khi x → 1 .
j)
x ln x
ln
x
+
1
0
′
( x ln x )
Do đó
x2 − 1
= 2.
x →1 x ln x
3. Chứng minh rằng hàm số f xác đònh bởi
lim
⎧⎪ x 2 sin
f ( x) = ⎨
⎪⎩0
( 1x )
khi x ≠ 0
khi x = 0
là hàm có đạo hàm. Đạo hàm của nó có là liên tục không ?
7
ĐS: Tại x ≠ 0 , ta có
( )⎦⎤′ = ⎣⎡ x ⎦⎤′ sin ( ) + x ⎣⎡sin ( )⎦⎤′ = 2x sin ( ) + x
= 2x sin ( ) + x cos ( ) ( − ) = 2x sin ( ) − cos ( )
f ′ ( x ) = ⎡ x2 sin
⎣
2
1
x
2
1
x
2
1
x
1
x
1
x
1
x2
1
x
1
x
2
cos
( ) ⎣⎡
1
x
1 ⎤′
x⎦
1
x
Tại x = 0 , ta có
f ′ ( 0 ) = lim
f ( h ) − f ( 0)
h
h →0
Vì h sin
= lim
h2 sin
h
h→0
( h1 ) = lim h sin
h→0
( h1 )
h sin ( h1 ) = 0 .
( h1 ) ≤ h → 0 khi h → 0 nên f ′ ( 0) = hlim
→0
Tóm lại hàm f có đạo hàm tại mọi điểm và
⎧⎪2x sin
f ′ ( x) = ⎨
⎪⎩0
( 1x ) − cos ( 1x )
khi x ≠ 0
khi x = 0
Hiển nhiên là f ′ liên tục tại các x ≠ 0 .
Tại x = 0 . Do 2x sin
nhiên cos
( )
1
x
( ) ≤ 2x → 0
1
x
khi x → 0 , ta suy ra lim 2x sin
x →0
( ) = 0 . Tuy
1
x
không có giới hạn khi x → 0 . Do vậy lim f ′ ( x ) không tồn tại.
x →0
Vậy f ′ không liên tục tại x = 0 .
4. Xét hàm số f cho bởi
⎧⎪ x + 2 − 4 − x2
x
f ( x) = ⎨
⎪⎩1
khi x ≠ 0
khi x = 0
a) Tìm miền xác đònh của f.
b) Tính giới hạn của f khi x tiến về 0; f có liên tục tại điểm 0 không ?
c) Tính f ′ ( x ) khi x ≠ 0 và tính giới hạn của f ′ khi x tiến về 0.
d) Chứng tỏ rằng f có đạo hàm tại 0 bằng đònh nghóa và tính giá trò
f ′ ( 0) .
e) Hàm f ′ có liên tục tại 0 không ?
ĐS:
a)
Khi
x ≠ 0,
ta
f ( x) =
có
x + 2 − 4 − x2
x
tồn
tại
4 − x2 ≥ 0 ⇔ x2 ≤ 4 ⇔ −2 ≤ x ≤ 2 . Vậy miền xác đònh của f là D = ⎡⎣ −2, 2⎤⎦ .
b)
lim f ( x ) =
x →0
2
lim x + 2 − x 4 − x
x →0
= lim
2x + 4
x → 0 x + 2 + 4 − x2
=1
= lim
( x + 2)
2
(
− 4 − x2
)
x → 0 x ⎛⎜ x + 2 + 4 − x2 ⎞⎟
⎝
⎠
Vì lim f ( x ) = f (1) , ta suy ra f liên tục tại 0.
x →0
8
2x2 + 4x
⎛
x → 0 x ⎜ x + 2 + 4 − x2 ⎞⎟
⎝
⎠
= lim
khi
c) Tại x ≠ 0 , ta có
2
f ′ ( x ) = ⎛⎜ x + 2 − x 4 − x
⎝
⎛ x + 2 − 4 − x2 ⎞′ x − ⎛ x + 2 − 4 − x2 ⎞ x′
⎜
⎟
⎜
⎟
⎝
⎠
⎝
⎠
x2
⎞′ =
⎟
⎠
(
x 4 − x2 + x2 − ( x + 2 ) 4 − x2 − 4 − x2
=
x2 4 − x2
lim f ′ ( x ) = lim
x →0
2x2 − 2 4 − x2 − 4
x→0
x2 4 − x2
⎛
⎜ 1+
⎝
=
x
4 − x2
) = 2x
2
⎞ ⎛
2⎞
⎟ x −⎜ x + 2− 4 − x ⎟
⎠
⎠ ⎝
x2
− 2 4 − x2 − 4
x2 4 − x2
= −∞
d) Do đònh nghóa,
f ′ ( 0 ) = lim
f ( h ) − f ( 0)
h
h →0
= lim
h + 2 − 4 − h2
h
−1
h
h→0
= lim
2 − 4 − h2
h2
h→0
⎛ 2 − 4 − h2 ⎞′
h
⎜
⎟
1
1
⎠ = lim 4 − h2 = lim
= lim ⎝
=
h →0
h → 0 2h
h→0
′
2 4 − h2 4
h2
( )
e) f ′ không có giới hạn khi x → 0 nên f ′ không liên tục tại 0.
5. Chứng tỏ rằng lim
x →+∞
ax
xr
= +∞ khi a > 1 và r > 0 .
ĐS: Trước hết, ta chứng minh lim
x →+∞
n = 1 , ta có
ax
x
=
ex ln a
x
ax
x →+∞ x
x → +∞ nên lim
ax
n
x →+∞ x
có dạng
ax
n +1
x →+∞ x
= +∞ . Xét lim
( e )′
(x )
=
n +1
=
ex ln a ⋅ ln a
nxn
xn
= +∞ bằng quy nạp theo n ∈ ` . Với
khi x → +∞ và
( e )′
x ln a
x′
= ex ln a ⋅ ln a → +∞ khi
= +∞ .
Giả sử lim
x ln a
∞
∞
ax
1 ax
n xn
. Ta có
ax
x n +1
=
ex ln a
x n +1
có dạng
ax
n +1
x →+∞ x
→ +∞ khi x → +∞ . Do đó, lim
∞
∞
khi x → +∞ và
= +∞
Bây giờ, với r > 0 , chọn n ∈ ` sao cho r ≤ n . Do x r ≤ x n , ta suy ra
ax
n
x →+∞ x
vì lim
ax
r
x →+∞ x
= +∞ nên lim
= +∞ .
6. Cho hàm số f ( x ) = 1 + x xác đònh trên khoảng ( 0, +∞ ) .
a) Tính f ′ ( x ) , f ′′ ( x ) và f
( 3) x .
( )
b) Kiểm chứng đẳng thức
9
ax
xr
≥
ax
xn
và
1+ x =1+
với lim ε ( x ) = 0 .
x x2 x3
−
+
+ x 3ε ( x ) ,
2 8 16
x →0
ĐS:
1
f ( x ) = 1 + x = (1 + x ) 2
a)
(
)
f ′ ( x) =
cho
1
2
(1 + x )
1 −1
2
=
1
2
(1 + x )
−1
2
;
( − 12 ) (1 + x ) = − 14 (1 + x ) ;
− −1
−
′
( 3)
f ( x ) = ( f ′′ ( x ) ) = − 14 ( − 23 ) (1 + x )
= 83 (1 + x ) .
′
f ′′ ( x ) = f ′ ( x ) =
−3
− 1 −1
1
2
2
2
3
2
5
2
b) Áp dụng công thức Taylor-Young,
f ( a + x ) = f ( a ) + xf ′ ( a ) +
x2
2!
f ′′ ( a ) +
x3
3!
f
( 3 ) a + x 3ε x
( )
( )
với a = 0 ; f ( x ) = 1 + x ; f ( 0) = 1 ; f ′ ( 0 ) = 12 ; f ′′ ( 0 ) = − 14 ; f ′′′ ( 0 ) = 83 , ta được
x x2 x3
1+ x =1+ +
+
+ x 3ε ( x )
2
8 16
7. Dùng công thức Taylor-Young, chứng tỏ
n
n +1 x
x2 x3
a) ln (1 + x ) = x −
+
+ ... + ( −1)
+ xnε ( x ) ,
2
3
n
b) sin x = x −
n
x 3 x5
x2n +1
+
+ ... + ( −1)
+ x 2n +1ε ( x ) ,
3! 5!
2n
1
!
+
(
)
2n
n x
x2 x4
c) cos x = 1 −
+
+ ... + ( −1)
+ x2n ε ( x ) ,
2! 4 !
( 2n ) !
với lim ε ( x ) = 0 .
x →0
ĐS: a) Áp dụng công thức Taylor-Young với a = 0 ,
f ( x ) = f ( 0 ) + xf ′ ( 0 ) +
x2
2!
f ′′ ( 0 ) +
x3
3!
f
( 3) 0 + ... +
( )
xn
n!
f
(n ) 0 + xnε x
( )
( )
trong đó f ( x ) = ln (1 + x ) cho f ( 0 ) = 0 ; f ′ ( x ) =
1
1+ x
−3
= (1 + x )
−1
cho f ′ ( 0 ) = 1 ;
( 3) x = 2 1 + x
( ) ( ) cho f (3) ( 0) = 2 ; ... Tổng
n +1
−n
n +1
(n)
quát f ( x ) = ( −1)
( n − 1) ! (1 + x ) cho f (n) ( 0) = ( −1) ( n − 1) ! . Ta suy ra
f ′′ ( x ) = − (1 + x )
ln (1 + x ) = x −
−2
cho f ′′ ( 0 ) = −1 ; f
n
n +1 x
x2 x3
+
+ ... + ( −1)
+ xnε ( x ) .
2
3
n
b) Áp dụng công thức Taylor-Young với a = 0 ,
f ( x ) = f ( 0) + xf ′ ( 0 ) +
x2
2!
f ′′ ( 0 ) +
x3
3!
f
( 3) 0 + ... +
( )
10
x2n +1 f ( 2n +1)
( 2n +1) !
( 0) + x2n +1ε ( x )
trong đó f ( x ) = sin x cho f ( 0 ) = 0 ; f ′ ( x ) = cos x cho f ′ ( 0 ) = 1 ; f ′′ ( x ) = − sin x
( 3)
( 3)
cho f ′′ ( 0 ) = 0 ; f ( x ) = − cos x cho f ( 0 ) = −1 ; ... Tổng quát
f
( 2n ) x = −1 n sin x
( ) ( )
f
( 2n +1) 0 = −1 n . Ta suy ra
( ) ( )
sin x = x −
và
f
( 2n +1) x = −1 n cos x
( ) ( )
cho
f
( 2n ) 0 = 0
( )
và
n
x 3 x5
x 2n +1
+
+ ... + ( −1)
+ x2n +1ε ( x ) .
3! 5!
( 2n + 1) !
c) Áp dụng công thức Taylor-Young với a = 0 ,
f ( x ) = f ( 0) + xf ′ ( 0 ) +
x2
2!
f ′′ ( 0 ) +
x3
3!
f
( 3) 0 + ... +
( )
x2n
( 2n ) !
f
( 2n ) 0 + x2n ε x
( )
( )
trong đó f ( x ) = cos x cho f ( 0 ) = 1 ; f ′ ( x ) = − sin x cho f ′ ( 0 ) = 0 ; f ′′ ( x ) = − cos x
cho f ′′ ( 0 ) = −1 ; f
( 3) x = sin x cho f ( 3) 0 = 0 ; ... Tổng quát
( )
( )
f
( 2n ) x = −1 n cos x
( ) ( )
f
( 2n +1) 0 = 0 . Ta suy ra
( )
cos x = 1 −
và
f
( 2n +1) x = −1 n +1 sin x
( ) ( )
cho
f
( 2n ) 0 = −1 n
( ) ( )
2n
n x
x2 x4
+
+ ... + ( −1)
+ x 2n ε ( x ) .
2! 4 !
( 2n ) !
8. Khảo sát cực trò hàm số f xác đònh trên \ với
f ( x ) = x5 − 20x + 3 .
ĐS: f ′ ( x ) = 5x4 − 20 = 0 ⇔ x4 = 4 ⇔ x = ± 2
( ) ( ) > 0 : x = 2 là điểm cực tiểu đòa phương;
f ′′ ( − 2 ) = 20 ( − 2 ) < 0 : x = − 2 là điểm cực đại đòa phương.
f ′′ ( x ) = 20x 3 ; f ′′
2 = 20
2
3
3
9. Tìm giá trò lớn nhất và nhỏ nhất của hàm số
a) f ( x ) = x3 − 4x 2 + 5x − 10 trên khoảng ⎡⎣ −1, 4 ⎤⎦ .
b) f ( x ) = 4 − x + x − 2 trên khoảng ⎡⎣ 2, 4 ⎤⎦ .
ĐS: a) f ′ ( x ) = 3x2 − 8x + 5 = 0 ⇔ x = 1 ∨ x =
5
3
;
( ) = − ; f ( 4 ) = 10 .
min f ( x ) = min {f ( −1) , f (1) , f ( ) , f ( 4 )} = min {−20, −8, −
f ( −1) = −20 ; f (1) = −8 ; f
−1≤ x ≤ 4
5
3
220
27
5
3
11
} = −20
220
,10
27
và
{
max f ( x ) = max f ( −1) , f (1) , f
−1≤ x ≤ 4
b) f ′ ( x ) =
−1
2 4−x
+
1
2 x−2
( ) , f ( 4 )} = max {−20, −8, −
5
3
=0⇔
4−x =
x − 2 ⇔ 4 − x = x − 2 ⇔ x = 3;
f ( 2 ) = 2 ; f ( 3) = 2 ; f ( 4 ) = 2 .
{ 2, 2} = 2
max f ( x ) = max {f ( 2) , f ( 3) , f ( 4 )} = max { 2, 2} = 2 .
{
}
min f ( x ) = min f ( 2 ) , f ( 3) , f ( 4 ) = min
2≤ x ≤ 4
2≤ x ≤ 4
12
} = 10
220
,10
27
Bài Tập Tích Phân Hàm Một Biến Số
1. Dùng công thức đổi biến, tính các tích phân sau
dx
x
a)
∫ 5 − 3x .
b) ∫
c)
(ln x)2
∫ x dx .
d)
∫
e)
∫e
f)
∫e
g)
dx
∫ x ln x .
h)
i)
∫ cot xdx .
j)
∫ 1 + cos2 x dx .
k)
∫ 1 + x2 dx .
l)
∫ 1 + x4 dx .
x
1 + ex dx .
1+ x
x2 + 1
dx .
arctan x
1 + x2
cos t
dx .
sin tdt .
ex
∫ ex + 1 dx .
sin x
x
ĐS: a) Với t = 5x − 3 , dt = −3dx , ta được
dx
1 dt
1
1
= − ln t + C = − ln 5 − 3x + C .
t
3
3
∫ 5 − 3x = − 3 ∫
b) Với t = x 2 + 1 , dt = 2xdx , ta được
xdx
1 dt 1
1
= ln t + C = ln x 2 + 1 + C .
t
2
2
∫ x2 + 1 = 2 ∫
c) Với t = ln x , dt =
∫
( ln x )
2
dx
x
= ∫ t 2dt =
dx
x
, ta được
3
t3
1
+ C = ( ln x ) + C .
3
3
d) Với t = arctan x , dt =
∫
arctan xdx
1 + x2
dx
1 + x2
, ta được
2
t2
1
= ∫ tdt =
+ C = ( arctan x ) + C .
2
2
e) Với t = 1 + ex , dt = exdx , ta được
∫e
x
1
+1
(
t2
2
+ C = 1 + ex
1 + e dx = ∫ t dt = 1
3
+1
2
x
1
2
)
3
2
f) Với x = cos t , dx = − sin tdt , ta được
∫e
cos t
sin tdt = − ∫ ex dx = −ex + C = −ecos t + C .
g) Với t = ln x , dt =
dx
x
, ta được
13
+ C.
dx
∫ x ln x = ∫
dt
= ln t + C = ln ln x + C .
t
h) Với t = ex + 1 , dt = exdx , ta được
exdx
∫ ex + 1 = ∫
dt
= ln t + C = ln ex + 1 + C .
t
i) Với t = sin x , dt = cos xdx , ta được
∫ cot xdx = ∫
cos xdx
dt
=∫
= ln t + C = ln sin x + C .
sin x
t
j) Với t = cos x , dt = − sin xdx , ta được
sin xdx
dt
∫ 1 + cos2 x = − ∫ 1 + t2
= − arctan t + C = − arctan cos x + C .
k) Với t = 1 + x2 , dt = 2xdx , ta được
1+ x
dx
xdx
∫ 1 + x2 dx = ∫ 1 + x2 + ∫ 1 + x2
= arctan x +
1 dt
1
= arctan x + ln t + C
∫
2 t
2
1
= arctan x + ln 1 + x2 + C
2
l) Với t = x 2 , dt = 2xdx , ta được
xdx
∫ 1 + x4
=
1
dt
1
1
= arctan t + C = arctan x2 + C .
∫
2
2 1+ t
2
2
2. Dùng công thức tích phân từng phần, tính các tích phân sau
−x
a)
∫ xe
c)
∫ x ln xdx .
dx .
b) ∫ x2 sin 2xdx .
d)
∫ x arctan xdx .
⎧⎪ u = x
⎧⎪ du = dx
ĐS: a) Với ⎨
,
ta
đượ
c
và
⎨
−x
−x
⎪⎩dv = e dx
⎪⎩ v = −e
∫ xe
−x
dx = − xe− x + ∫ e− xdx = − xe− x − e− x + C
⎧⎪ du = 2xdx
⎧⎪
u = x2
và
b) a) Với ⎨
, ta được ⎨
1
⎪⎩dv = sin 2xdx
⎪⎩ v = − 2 cos 2x
∫x
2
sin 2xdx = − 12 x 2 cos 2x + ∫ x cos 2xdx .
⎧⎪ du = dx
⎧
u=x
và
Với ⎨
, ta được ⎨
1
⎩dv = cos 2xdx
⎩⎪ v = 2 sin 2x
∫ x cos 2xdx = 12 x sin 2x − 12 ∫ sin 2xdx = 12 x sin 2x + 14 cos 2x + C .
Suy ra
14
.
∫x
2
sin 2xdx = − 12 x 2 cos 2x +
1
2
x sin 2x + 14 cos 2x + C
⎧du = dx
⎧ u = ln x
⎪
x
c) Với ⎨
, ta được ⎨
và
2
⎩dv = xdx
⎪⎩ v = x2
∫ x ln xdx =
x2
2
x
x2
x2
dx =
ln x −
+ C.
2
2
4
ln x − ∫
⎧du = dx 2
⎧u = arctan x
⎪
1+ x
, ta được ⎨
và
d) Với ⎨
2
⎩ dv = xdx
⎪⎩ v = x2
x2
2
∫ x arctan xdx =
x2
1
x2
dx .
2 ∫ 1 + x2
arctan x −
1
⎛
dx
⎞
Mà
∫ 1 + x2 dx = ∫ ⎜⎝ 1 − 1 + x2 ⎟⎠ dx = ∫ dx − ∫ 1 + x2
nên
∫ x arctan xdx =
= x − arctan x + C
x2
1
arctan x − ( x − arctan x ) + C .
2
2
3. Dùng công thức đổi biến, tính các tích phân sau
a)
xdx
1
∫0
(x
2
+1
b) L ( a ) =
c)
a
∫0 xe
2
∫1 ( ln x )
2
∫
Suy ra
(x
2
∫0
2
xdx
+1
)
+1
∫ xe
− x2
2
=
2
+1
)
2
2
⎞
1 2 du 1 ⎛⎜ −1 ⎞⎟
1⎛1
7
1
.
= ∫ 2 =
=
−
−
⎜
⎟=
3
1
2 u
2 ⎜ 3u 1 ⎟
6⎝8
48
⎠
⎝
⎠
1 −2
1 u −3
1
1
u
du
=
=− 3 +C=−
∫
2
2 −3
6u
6 x2 + 1
(
1
)
2
b) Cách 1 : L ( a ) =
Cách 2 :
a →+∞
(x
xdx
(x
dx (với u = x 2 ). Tìm lim L ( a )
dx (với u = ln x )
xdx
1
∫0
− x2
1
ĐS: a) Cách 1 :
Cách 2 :
)
(với u = x2 + 1 )
2
=−
a
∫0
dx =
(
1
6 x2 +1
2
)
3
0
xe− x dx =
)
3
+C
⎞
1⎛1
7
= − ⎜ − 1⎟ =
6⎝8
⎠ 48
(
)
2
1 a2 − t
1 ⎛ −t a ⎞ 1
− a2
e
dt
e
1
e
.
=
−
=
−
⎜
⎟
∫
0 ⎟
2 0
2 ⎜⎝
2
⎠
(
)
2
1 −t
1
1
1
e dt =
− e− t = − e− t + C = − e− x + C
∫
2
2
2
2
15
a
Suy ra L ( a ) =
∫0
xe
− x2
a2
2
1
dx = − e− x
2
=
0
(
2
1
1 − e− a
2
)
)
(
2
1
1
1 − e− a =
a →+∞ 2
2
Vậy lim L ( a ) = lim
a →+∞
2
∫1 ( ln x )
c) Cách 1 : Với t = ln x ⇔ x = et , ta được dx = etdt và
∫ ( ln x )
Cách 2 : Với t = ln x ⇔ x = et , ta được dx = etdt và
⎧⎪ u = t 2
⎧⎪du = 2tdt
và
Với ⎨
thì ⎨
t
t
⎪⎩ v = e
⎪⎩dv = e dt
2 t
⎧⎪ u = t
⎧⎪du = dt
thì
và
Mà với ⎨
⎨
t
t
⎪⎩dv = e dt
⎪⎩ v = e
Suy ra
2 t
2 t
∫ t e dt = t e
2
Cách 1 :
∫1 ( ln x )
2
(
2 t
∫ t e dt = t e
t
dx =
ln 2 2 t
t e dt .
0
∫
dx = ∫ t 2et dt .
− 2∫ tet dt .
t
t
∫ te dt = te − ∫ e dt = te
)
2
2
(
t
− et + C .
)
− 2 tet − et + C = t 2 − 2t + 2 et + C .
dx =
ln 2 2 t
t e dt
0
∫
(
)
= t 2 − 2t + 2 et
(
ln 2
)
= ln2 2 − 2 ln 2 + 2 eln 2 − 2
0
= 2 ln2 2 − 4 ln 2 + 2
Cách 2 :
∫ ( ln x )
2
(
)
(
)
dx = ∫ t 2et dt = t 2 − 2t + 2 et + C = ln2 x − 2 ln x + 2 eln x + C
(
)
= x ln2 x − 2 ln x + 2 + C
Suy ra
2
∫1 ( ln x )
2
(
dx = x ln2 x − 2 ln x + 2
)
2
1
(
)
= 2 ln2 2 − 2 ln 2 + 2 − 2 = 2 ln2 2 − 4 ln 2 + 2
4. Dùng công thức tích phân từng phần, tính các tích phân sau
a) I ( a ) =
b) I =
a
∫0 xe
π −x
∫0 e
c) K =
2
∫1
−x
dx , và J ( a ) =
a
2 −x
∫0 x e
dx .
sin xdx .
ln x
dx (cũng có thể đổi biến u = ln x ).
x
⎪⎧ u = x
⎪⎧ du = dx
thì
và
ĐS: a) Với ⎨
⎨
−x
−x
⎪⎩dv = e dx
⎪⎩ v = −e
I (a) =
a
∫0
xe− xdx = − xe− x
a
0
a
a
0
0
+ ∫ e− xdx = − xe− x
⎧⎪ u = x2
⎧⎪du = 2xdx
và
Với ⎨
thì ⎨
−x
−x
⎪⎩ v = −e
⎪⎩dv = e dx
16
(
+ − e− x
)
a
0
(
)
= −ae− a + 1 − e− a .
J (a) =
a
∫0
x2e− xdx = − x2e− x
2 −a
= −a e
(
+ 2 −ae
−a
a
0
a
+ 2∫ xe− xdx = −a 2e− a + 2I ( a )
0
+1−e
) = ( −a
−a
2
)
− 2a − 2 e− a + 2
⎧⎪ u = sin x
⎧⎪du = cos xdx
b) Với ⎨
thì
và
⎨
−x
−x
⎪⎩dv = e dx
⎪⎩ v = −e
I=
π −x
∫0 e
π
π
0
0
sin xdx = −e− x sin x + ∫ e− x cos xdx =
π −x
∫0 e
cos xdx .
⎪⎧ u = cos x
⎪⎧du = − sin xdx
Với ⎨
thì
và
⎨
−x
−x
⎪⎩dv = e dx
⎪⎩ v = −e
I=
π −x
e
0
∫
π
π
0
0
cos xdx = −e− x cos x − ∫ e− x sin xdx = 1 + e−π − I .
Suy ra 2I = 1 + e−π và do đó I =
1 + e− π
2
.
⎧⎪ du = dx
⎧⎪u = ln x
x và
thì ⎨
c) Với ⎨
dx
dv
=
⎪⎩
x
⎩⎪ v = ln x
K=
2
∫1
2
2 ln x
2
2
ln x
dx = ( ln x ) − ∫
dx = ( ln 2 ) − K .
1 x
x
1
Suy ra K =
ln2 2
.
2
Cách khác : Đổi biến t = ln x , dt =
K=
2
∫1
ln x
dx =
x
ln 2
∫0
tdt =
ln 2
t2
2 0
=
dx
x
, ta được
ln2 2
.
2
5. Xác đònh a và b sao cho
1
a
b
= +
x ( x + 1) x x + 1
Tính I =
3
dx
∫1 x ( x + 1) .
ĐS: Đẳng thức
( a + b) x + a đúng với mọi x khi
1
a
b
1
= +
⇔
=
x ( x + 1) x x + 1
x ( x + 1)
x ( x + 1)
⎧a + b = 0
⎧ a =1
.
⇔⎨
⎨
= 1
⎩a
⎩ b = −1
Vậy
1
1
1
= −
. Suy ra
x ( x + 1) x x + 1
17
I=
3
∫1
dx
=
x ( x + 1)
3 dx
∫1
x
−∫
3
1
3⎞
3
dx
⎛
= ln x − ⎜ ln ( x + 1) ⎟ = ln 3 − ( ln 4 − ln 2)
1
1⎠
x +1
⎝
= ln 3 − ln 4 + ln 2 = ln 46 = ln 23
6. Tính các tích phân sau
∫1
a)
c)
e1/ x
2
x2
dx .
dx
e4
∫e
x ln x
dx .
∫1
e1/ x
x2
∫0
2
xe− x dx .
1/ 2
∫0
d)
sin −1 x
1−x
2
dx .
, dt = − dx2 , ta được
1
x
ĐS: a) Với t =
2
1
b)
x
1
dx = − ∫ 2 et dt =
1
1 t
1
1
2
1
2
∫
e dt = et
1
= e2 − e = e − e
b) Với t = x2 , dt = 2xdx , ta được
1
∫0
2
xe− x dx =
(
1 1 −t
1 ⎛ −t 1 ⎞ 1
−1
=
e
dt
⎜ −e 0 ⎟ = 1 − e
2 ∫0
2⎝
2
⎠
c) Với t = ln x , dt =
e4
∫e
dx
x ln x
=
dx
x
, ta được
ln e4 − 1
∫ln e
)
1
t 2 dt = 2t 2
4
1
=2
(
)
4 −1 = 2
7. Xét hàm số f từ \ vào \ cho bởi
⎧x
khi x ∈ ⎡⎣ 0,1⎤⎦
⎪⎪
f ( x ) = ⎨2 − x khi x ∈ (1, 2⎤⎦
⎪
khi x ∉ ⎡⎣ 0, 2⎤⎦
⎪⎩0
Vẽ đồ thò hàm f. Kiểm chứng rằng
∫−∞ f ( x ) dx = 1 (f được gọi là một hàm phân phối xác suất).
+∞
Tính E =
2
∫0 xf ( x ) dx
(E được gọi là kỳ vọng hay trung bình của hàm phân phối
xác suất f).
18
ĐS: Đồ thò
0
1
2
∫−∞ f ( x ) dx = ∫−∞ f ( x ) dx + ∫0 f ( x ) dx + ∫1 f ( x ) dx + ∫2 f ( x ) dx
+∞
E=
=
2
1
=
∫0
=
1 ⎡
+ 4−
2 ⎢⎣
xf ( x ) dx =
∫0
1 ⎡
+ 4−
3 ⎣
(
8
3
( 2 − x ) dx = x2 0 + ( 2x − x2 ) 1
1
xdx + ∫
(
1
∫0
+∞
2
22
2
1
2
2
2
) − ( 2 − )⎤⎥⎦ = 1
1
2
2
x 2dx + ∫ x ( 2 − x ) dx =
1
1
x3
3 0
(
+ 2x −
x3
3
)
2
1
) − ( 2 − )⎤⎦ = 0
1
3
8. Tính các tích phân suy rộng
a) I =
∞
∫ xe
x2
dx
∞
∫
b) I =
1
c) I =
∞
dx
∫
−∞
e) I =
2
d) I =
x 2 + 4x + 9
∞
∫ x ln3 x
f) I =
e
g) I =
∫e
−2x
1
h) I =
cos xdx
k) I =
j) I =
1 − x2
0
e
dx
∫ x2 + 2x + 5
∞
∫
dx
2
x + 6x + 11
e
dx
∫x
ln x
1
dx
∫
∞
−∞
0
i) I =
x x2 − 1
−1
dx
+∞
dx
1
dx
∫ x2 + x4
0
dx
∫ x ln3 x
l) I =
1
2/ 3
∫
1/ 3
dx
x 9x 2 − 1
ĐS: a) Với t = x 2 , dt = 2xdx , ta có
Suy ra
t
2
x
∫ xe dx =
1
1
2
ex
2
t
1
=
(
2
x
∫ xe dx =
)
1 t2
e − e và
2
19
1 t
1 t
1 x2
=
+
=
e
dt
e
C
e + C.
2∫
2
2
I=
t
x2
xe dx = lim
t +
1
)
(
1 t2
e e = +
t + 2
2
x
xe dx = lim
1
1
1 cos2 t
1
sin t
2
,
, dx =
x
1
=
1
=
= tan2 t , ta coự
2
2
2
cos t
cos t
cos t
cos t
sin
tdt
2
dx
=
2
1 costant t = dt = t + C = arccos 1x + C .
x x 1
cos t
b) Vụựi x =
Suy ra
t
dx
2
I=
2
2
x x 1
dx
2
x x 1
t
= arccos 1x
= lim
t +
t
2
2
dx
2
x x 1
2
c) x 2 + 4x + 9 = ( x + 2 ) + 5 = 5
Vụựi t =
x+2 ,
5
dt =
dx
x2 + 4x + 9 =
t
dx
5
= arccos
= lim
(
t + 4
( )
x+2
5
2
1
2
arccos 1t =
)
arccos 1t =
+ 1 cho
4
4
.
dx
t
(
dx
2
x + 4x + 9
t
dx
= lim
t + x 2 + 4x + 9
t +
= lim
s s
s
2
d) x 2 + 2x + 5 = ( x + 1) + 4 = 4
Vụựi t =
x +1
2
dx
, dt =
2
dx
2
dt
=
+1
( )
x +1
2
2
+ 1 cho
)
)
(
5
5
arctan t + 2 arctan s + 2 =
5
5
5
5
dx
1
x2 + 2x + 5 = 4
1
1
x2 + 2x + 5 = 2 arctan x2+1 = 2 arctan t +21 arctan 0
1
1
Vaọy I =
x+2
5
.
dx
( )
x +1
2
2
+1
.
1
1
arctan t + C = arctan x2+1 + C vaứ
2
2
t
dx
( )
2
, ta suy ra
x2 + 2x + 5 = 4 1 + t2
t
dx
5
dt
5
5
arctan t + C =
arctan x + 2 + C vaứ
=
2
5
5 1+ t
5
5
5
5
x2 + 4x + 9 = 5 arctan x +52 = 5 arctan t +52 arctan s +52
s
s
Vaọy I =
1
x2 + 4x + 9 = 5
, ta suy ra
dx
arccos 1t vaứ
(
t
dx
dx
1
)
= lim arctan t +21 =
x2 + 2x + 5 = tlim
+ x 2 + 2x + 5
t + 2
4
1
e) Vụựi t = ln x , dt =
1
dx
x
, ta coự
dx
dt
x ln3 x t3
=
20
=
t 3+1
1
1
+C= 2 +C=
+ C vaứ
3 + 1
2t
2 ln2 x
t
dx
x ln3 x
=
e
Suy ra I =
t
1
2 ln2 x e
=
dx
x ln3 x
1
2 ln2 e
1
2 ln2 t
t
dx
dx
x2 + 6x + 11 =
t
dx
2
dt =
1
2 ln2 t
.
e
2
f) x 2 + 6x + 11 = ( x + 3) + 2 = 2
x+3
,
2
1
2
= lim ( 12 1
3
2 ln
t + x ln x
t +
= lim
e
Vụựi t =
=
( )
x+3
2
2
+ 1 cho
2
t
) = 12 .
dx
t
dx
2
x + 6x + 11
u = e2x
g) Vụựi
dv = cos xdx
e
2x
2x
2
.
+1
(
t
dx
= lim
t + x 2 + 6x + 11
t +
= lim
s s
s
)
)
(
2
2
arctan t + 3 arctan s + 3 =
2
2
2
2
du = 2e2xdx
, ta coự
v = sin x
cos xdx = e2x sin x + 2 e2x sin xdx .
u = e2x
Vụựi
dv = sin xdx
e
( )
x+3
2
2
dt
1
1
= arctan t + C = arctan x + 3 + C vaứ
2
2
2 1+ t
2
2
2
2
x2 + 6x + 11 = 2 arctan x +23 = 2 arctan t +23 arctan s +23
s
s
Vaọy I =
dx
, ta suy ra
dx
1
x2 + 6x + 11 = 2
du = 2e2xdx
, ta coự
v = cos x
sin xdx = e2x cos x 2 e2x cos xdx .
Suy ra
e
2x
cos xdx = e2x sin x + 2 e2x cos x 2 e2x cos xdx neõn
5 e2x cos xdx = e2x sin x 2e2x cos x + C , nghúa laứ
e
2x
Vaọy
cos xdx =
t
e
0
I=
+
0
2x
(
)
1 2x
e sin x 2e2x cos x + C .
5
(
1 2x
cos xdx =
e sin x 2e2x cos x
5
)
t
=
0
(
)
1 2t
2
e sin t 2e2t cos t + vaứ
5
5
t
1
2
e2x cos xdx = lim e2x cos xdx = lim e2t sin t 2e2t cos t +
t +
t + 5
5
0
(
(
)
)
Vỡ e2t sin t 2e2t cos t e2t sin t + 2 cos t 3e2t 0 khi t + , ta suy ra
21
(
)
lim e−2t sin t − 2e−2t cos t = 0 vaø do ñoù
t →+∞
I=
+∞
∫e
−2x
2
.
5
cos xdx =
0
dx
x
h) Vôùi t = ln x , dt =
∫x
dx
ln x
=
dt
∫ t1/ 2
Vôùi t > 1 , ta coù
−1
=
t2
+1
−1
2
+1
e
∫x
Suy ra I =
∫x
ln x
t
∫
0
dx
∫
i) Ta coù
dx
1 − x2
ln x
t ↓1
1
1− x
1
2
x +x
dx
t
dx
∫
4
=
= lim ∫
t ↑1
2
1
(
x2 1 + x2
dx
dx
0
)
=
1−x
1
x
2
−
∫ x2 + x4
0
1
= lim ∫
t↓0
t
t ↑1
1
1 + x2
Suy ra, vôùi 1 < t < e ,
I=
π
2
= − 2π .
, ta suy ra
(
π
4
) − ⎛⎜⎝ − 1t − arctan t ⎞⎟⎠ = 1t + arctan t − 1 −
π
4
vaø
dx
dx
x
, ta coù
e
dx
∫ x ln3 x = ∫
dx
1
∫ x ln3 x = − 2 ln2 x
dx
⎛
1
e
t
t −3+1
1
1
=
+C= − 2 +C= −
+ C.
3
−3 + 1
t
2t
2 ln2 x
dt
1⎛ 1
1 ⎞
1
1
vaø
=− ⎜ 2 − 2 ⎟=
−
2 ⎝ ln e ln t ⎠ 2 ln2 t 2
1⎞
= lim ⎜
− ⎟ = +∞
∫ x ln3 x = lim
t ↓1 ∫ x ln 3 x
t ↓1 ⎝ 2 ln 2 t
2⎠
1
) = arccos1 −
1
− arctan x + C . Do ñoù, vôùi 0 < t < 1 ,
x
t
e
π
2
π
2
⎛1
π⎞
=
+
−
−
= +∞
lim
arctan
t
1
⎜
4⎟
t↓0 ⎝ t
x2 + x4
⎠
k) Vôùi t = ln x , dt =
dx
(
= lim arccos t −
2
1
∫ x2 + x4 = − x − arctan x = −1 −
t
t
e
)
(
t ↓1
dx
=−
1
dx
dx
)
ln e − ln t = 2 1 − ln t .
= arccos x + C . Vôùi 0 < t < 1 , ta coù
∫ x2 + x4 = ∫ x2 − ∫ 1 + x2
1
) (
(
0
2
0
I=
=2
= lim 2 1 − ln t = 2
x ln x
t
t
= arccos x = arccos t − arccos 0 = arccos t −
Suy ra I =
1
dx
= lim ∫
e
t
1− x
j) Do
= 2 ln x
e
dx
1
+ C = 2 t + C = 2 ln x + C .
dx
t
e
, ta coù
t
22
l) Vôùi x =
∫
1
3 cos t
dx
2
x 9x − 1
2/ 3
∫
t
I=
=
dx
∫
sin tdt
3 cos2 t
1 tan t
3 cos t
− 1 = tan2 t , dx =
sin tdt
3 cos2 t
, ta suy ra
= ∫ dt = t + C = arccos 3x + C vaø vôùi
1
3
2
3
,
= arccos 3x 3 = arccos 2 − arccos 3t ,
dx
2
x 9x − 1
= arccos 2
1/ 3
1
cos2 t
2
x 9x2 − 1
2/ 3
∫
, 9x2 − 1 =
t
= lim
t ↓ 13
2/ 3
∫
t
dx
2
x 9x − 1
= lim ( arccos 2 − arccos 3t ) = arccos 2 − arccos1
t ↓ 13
23
Bài Tập Tích Phân Hàm Một Biến (tt)
1. Dùng công thức đổi biến, tính các tích phân sau
dx
x
a)
∫ 5 − 3x .
b) ∫
c)
(ln x)2
∫ x dx .
d)
∫
e)
∫e
f)
∫e
g)
dx
∫ x ln x .
h)
∫ ex + 1 dx .
i)
∫ cot xdx .
j)
∫ 1 + cos2 x dx .
k)
∫ 1 + x2 dx .
l)
∫ 1 + x4 dx .
x
1 + ex dx .
1+ x
2
x +1
dx .
arctan x
1 + x2
cos t
dx .
sin tdt .
ex
sin x
x
2. Dùng công thức tích phân từng phần, tính các tích phân sau
−x
b) ∫ x2 sin 2xdx .
a)
∫ xe
c)
∫ x ln xdx .
dx .
d)
∫ x arctan xdx .
3. Dùng công thức đổi biến, tính các tích phân sau
a)
xdx
1
∫0
(x
2
+1
b) L ( a ) =
c)
2
)
(với u = x2 + 1 )
2
a
∫0 xe
∫1 ( ln x )
2
− x2
dx (với u = x2 ). Tìm lim L ( a )
a →+∞
dx (với u = ln x )
4. Dùng công thức tích phân từng phần, tính các tích phân sau
a) I ( a ) =
b) I =
π −x
e
0
∫
c) K =
a
∫0 xe
2
∫1
−x
dx , và J ( a ) =
a
2 −x
∫0 x e
dx .
sin xdx .
ln x
dx (cũng có thể đổi biến u = ln x ).
x
24
5. Xaực ủũnh a vaứ b sao cho
1
a
b
= +
x ( x + 1) x x + 1
Tớnh I =
3
dx
1 x ( x + 1) .
6. Tớnh caực tớch phaõn sau
a)
c)
2
1
e1/ x
x
2
dx
e4
e
dx .
x ln x
b)
dx .
d)
1
x2
1/ 2
sin 1 x
0 xe
0
dx .
1 x2
dx .
7. Tớnh caực tớch phaõn suy roọng
a) I =
xe
x2
dx
b) I =
1
c) I =
e) I =
dx
2
x + 4x + 9
dx
x ln3 x
d) I =
i) I =
+
0
1
0
k) I =
e
e2x cos xdx
dx
1 x2
dx
x ln3 x
1
x x2 1
dx
x2 + 2x + 5
1
f) I =
e
g) I =
dx
2
h) I =
j) I =
dx
2
x + 6x + 11
e
x
1
1
dx
ln x
dx
x2 + x4
0
l) I =
2/ 3
1/ 3
dx
x 9x 2 1
25