Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (264.03 KB, 62 trang )
<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>
<b></b>
<b>---Giải tích 1 </b>
<b>Chương 3: Tích phân suy rộng</b>
• <i><b>Giảng viên Ts. Đặng Văn Vinh (11/2008)</b></i>
<b>Nội dung</b>
<b></b>
<b>---3 – Tích phân suy rộng.</b>
<b>Tài liệu:</b>
I. Tích phân suy rộng loại một
Bài tốn
Tìm diện tích S miền vơ hạn giới hạn bởi đường cong:
, trục hoành, đường thẳng x = a.<i>y</i> <i>f x</i>( ) 0
<i>b</i>
<i>b</i>
<i>a</i>
Tích phân suy rộng loại một
Tích phân
<i>a</i>
<i>b</i>
<i>b</i>
<i>a</i>
khả tích trên đoạn , với mọi
( )
<i>y</i> <i>f x</i>
được gọi là tích phân suy rộng loại một.
Các tích phân sau cũng là tích phân suy rộng loại một
<i>a</i>
<i>b</i>
<i>b</i>
<i>a</i>
<i>a</i>
Hai vấn đề đối với tích phân suy rộng
1) Tính tích phân suy rộng (thường rất phức tạp)
2) Khảo sát sự hội tụ.
<i>b</i>
<i>a</i> <i>a</i>
Tính tích phân suy rộng (cơng thức Newton – Leibnitz)
<i>b</i>
<i>a</i> <i>a</i>
Giả sử F(x) là nguyên hàm của f(x) trên
lim ( ) ( )
<i>b</i> <i>F b</i> <i>F a</i>
Tích phân tồn tại khi và chỉ khi tồn tại lim ( ) : ( )
<i>b</i> <i>F b</i> <i>F</i>
( ) ( ) ( ) ( )
<i>a</i> <i>a</i>
<i>f x dx F x</i> <i>F</i> <i>F a</i>
Ví dụ Tính diện tích miền phẳng giới hạn bởi
2
2
1
2
1
1
<i>b</i>
<i>b</i>
<i>x</i>
S là miền có diện tích
Ví dụ Tính diện tích miền phẳng giới hạn bởi
1
1
<i>b</i>
<i>x</i>
Ví dụ Tính diện tích miền phẳng giới hạn bởi
2
2
2
0
Ví dụ Tính tích phân 2
1
<i>x</i>
<i>I</i> <i>e dx</i>
2
1
<i>x</i>
<i>I</i> <i>e dx</i>
2
1
2
<i>x</i>
<i>e</i>
2
2 2
<i>e</i> <i>e</i>
<sub></sub> <sub></sub>
2
1
2<i>e</i>
Ví dụ Tính tích phân <sub>2</sub>
ln
<i>e</i>
<i>dx</i>
<i>I</i>
<i>x</i> <i>x</i>
2
ln
<i>e</i>
<i>dx</i>
<i>I</i>
<i>x</i> <i>x</i>
ln
<i>e</i>
<i>d</i> <i>x</i>
<i>x</i>
ln <i>x</i> <i><sub>e</sub></i>
1 1
ln( ) ln <i>e</i>
<sub></sub> <sub></sub>
1.
Ví dụ Tính tích phân <sub>2</sub>
4 5 6
<i>dx</i>
<i>I</i>
<i>x</i> <i>x</i>
2
1 1
( 2)( 3)
5 6 <i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
1 1
3 2
<i>x</i> <i>x</i>
4
1 1
3 2
<i>I</i> <i>dx</i>
<i>x</i> <i>x</i>
<sub></sub> <sub></sub>
4
3
ln
2
<i>x</i>
<i>I</i>
<i>x</i>
3 4 3
lim ln ln
2 4 2
<i>x</i>
<i>x</i>
<i>x</i>
<sub></sub> <sub></sub>
1
ln1 ln
2
ln 2
4 4
ln | <i>x</i> 3 | ln | <i>x</i> 2 |
( ) ( )
Dạng vô định.?
Không được phép dùng: lim ( ) lim lim
<i>x</i> <i>f</i> <i>g</i> <i>x</i> <i>f</i> <i>x</i> <i>g</i>
Ví dụ Tính
5 10
1 1
<i>dx</i>
<i>I</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
Đổi biến:
Đổi cận:
6
1
10 5
1 1
1
<i>dx</i>
<i>I</i>
<i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
6
0
2
1 1
<i>dt</i>
<i>I</i>
<i>t</i> <i>t</i>
1
2
0 1/ 2 3/ 4
<i>dt</i>
<i>t</i>
1
2
0
Ví dụ Tính 2
0
cos
<i>x</i>
<i>I</i> <i>e</i> <i>xdx</i>
Đặt
2 2
0
0
sin 2 sin
<i>x</i> <i>x</i>
<i>I e</i> <i>x</i> <i>e</i> <i>xdx</i>
2
0
Ta có nên lim
<i>x</i> <i>e</i> <i>x</i>
2<i>x</i>
0
0
Ví dụ Tính
0
arctan
1
<i>x</i>
<i>I</i> <i>dx</i>
<i>x</i>
<i>t</i> <i>x</i>
Đổi biến:
2
2
0
0
Kết quả (được sử dụng để khảo sát sự hội tụ)
Trường hợp 1:
hữu hạn, khác 0.
0
Trường hợp 2:
tích phân hội tụ.
Trường hợp 3:
0
Kết quả (được sử dụng để khảo sát sự hội tụ)
0
2
Tích phân hàm không âm
và khả tích trên
1) Nếu hội tụ, thì hội tụ.( )
<i>a</i>
<i>g x dx</i>
<i>a</i>
<i>f x dx</i>
2) Nếu phân kỳ, thì phân kỳ.( )
<i>a</i>
<i>f x dx</i>
<i>a</i>
<i>g x dx</i>
Tiêu chuẩn so sánh 1.
Để khsát sự hội tụ của , thường đem so sánh( )
<i>a</i>
<i>I</i> <i>f x dx</i>
với đã biết kết quả.
<i>a</i>
<i>dx</i>
<i>x</i>
Ví dụ Khảo sát sự hội tụ <sub>2</sub> <sub>2</sub>
1 2 sin 3
<i>dx</i>
<i>I</i>
<i>x</i> <i>x</i>
Ta có ( ) <sub>2</sub> 1 <sub>2</sub> 1<sub>2</sub> ( )
2 sin 3 2
<i>f x</i> <i>g x</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
Vì <sub>2</sub> <sub>hội tụ</sub>
1 2
<i>dx</i>
<i>x</i>
Chú ý (trong tiêu chuẩn 1):
2) Chỉ cần tồn tại <i>a</i>
3) Cận dưới của tích phân là số dương ( )
<i>a</i>
<i>dx</i>
<i>x</i>
Ví dụ Khảo sát sự hội tụ <sub>2</sub> <sub>2</sub>
1 sin 3
<i>dx</i>
<i>I</i>
<i>x</i> <i>x</i>
Ta có ( ) <sub>2</sub> 1 <sub>2</sub> 2<sub>2</sub> ( )
sin 3
<i>f x</i> <i>g x</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
Vì <sub>2</sub> <sub>hội tụ</sub>
1
<i>dx</i>
<i>x</i>
Ví dụ Khảo sát sự hội tụ
3
1
ln
5
<i>xdx</i>
<i>I</i>
<i>x</i>
Ta có <sub>( )</sub> ln3 1 1 <sub>( )</sub>
5 5 2
<i>x</i>
<i>f x</i> <i>g x</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
Vì <sub>phân kỳ</sub>
1 2
<i>dx</i>
<i>x</i>
5
<i>x</i>
Tích phân hàm khơng âm
và khả tích trên
nếu hội tụ, thì hội tụ.( )
<i>a</i>
<i>g x dx</i>
<i>a</i>
<i>f x dx</i>
và cùng HT hoặc cùng PK. <sub>( )</sub>
<i>a</i>
<i>f x dx</i>
<i>a</i>
<i>g x dx</i>
Tiêu chuẩn so sánh 2.
1) <i>K</i> 0 :
2) <i>K</i> hữu hạn, 0 :
nếu hội tụ, thì hội tụ.( )
<i>a</i>
<i>f x dx</i>
<i>a</i>
<i>g x dx</i>
Để khảo sát sự hội tụ của ( )
<i>a</i>
<i>f x dx</i>
Cách sử dụng tiêu chuẩn so sánh 2.
1) kiểm tra f(x) có là hàm khơng âm (trong lân
cận của )
2) Tìm hàm g(x) bằng cách: tìm hàm tương
đương của f(x) khi x tiến ra dương vơ cùng.
3) Tính , kết luận.
Hai hàm f(x) và g(x) không âm: nếu , thì <i>f x</i>( ) <i>x</i> <i>g x</i>( )
( ) vaø ( )
<i>a</i> <i>a</i>
<i>f x dx</i> <i>g x dx</i>
Hội tụ tuyệt đối
Nếu hội tụ, thì hội tụ.( )
<i>a</i>
<i>f x dx</i>
<i>a</i>
<i>f x dx</i>
Định lý
Nếu hội tụ, thì gọi là hội tụ tuyệt đối( )
<i>a</i>
<i>f x dx</i>
<i>a</i>
<i>f x dx</i>
Định nghĩa
Nếu hàm f(x) có dấu tùy ý, để khảo sát sự hội tụ của
( )
<i>a</i>
<i>f x dx</i>
( )
<i>a</i>
<i>f x dx</i>
ksát sự HT của
tích phân hàm
khơng âm
Ví dụ Khảo sát sự hội tụ
1 5 ln
<i>dx</i>
<i>I</i>
<i>x</i> <i>x</i>
Ta có ( ) 1 1<sub>1/ 2</sub>
5 ln 5
<i>x</i>
<i>f x</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
Chọn 1/ 2
1
( )
<i>g x</i>
<i>x</i>
Khi đó: lim ( ) 1
( ) <sub>5</sub>
<i>x</i>
<i>f x</i>
hữu hạn, khác 0.
Tích phân và cùng hội tụ hay phân kỳ.
1
( )
<i>f x dx</i>
1
( )
<i>g x dx</i>
Vì phân kỳ ( ), nên tích phân I phân kỳ.
1
( )
<i>g x dx</i>
Ví dụ Khảo sát sự hội tụ <sub>3</sub>
1
3
2 sin 3
<i>xdx</i>
<i>I</i>
<i>x</i> <i>x</i>
Ta có ( ) <sub>3</sub> 3 3 <sub>3</sub> 3<sub>2</sub>
2 sin 3 2 2
<i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
<i>f x</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
Chọn <i>g x</i>( ) 1<sub>2</sub>
<i>x</i>
lim ( ) 1
( ) <sub>5</sub>
<i>x</i>
<i>f x</i>
<i>g x</i>
hữu hạn, khác 0.
Tích phân và cùng hội tụ hay phân kỳ.
1
( )
<i>f x dx</i>
1
( )
<i>g x dx</i>
Vì hội tụ ( ), nên tích phân I hội tụ.
1
( )
<i>g x dx</i>
Ví dụ Khảo sát sự hội tụ <sub>2</sub>
1
arctan
2 2ln
<i>xdx</i>
<i>I</i>
<i>x</i> <i>x</i>
Ta có ( ) arctan<sub>2</sub>
2 2ln
<i>x</i>
<i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
Chọn <i>g x</i>( ) 1<sub>2</sub>
<i>x</i>
lim ( )
( ) 4
<i>x</i>
<i>f x</i>
<i>g x</i>
hữu hạn, khác 0.
Tích phân và cùng hội tụ hay phân kỳ.
1
( )
<i>f x dx</i>
1
( )
<i>g x dx</i>
Vì hội tụ ( ), nên tích phân I hội tụ.
1
( )
<i>g x dx</i>
2 2
2 2<i>x</i> 4<i>x</i>
Ví dụ Khảo sát sự hội tụ
0 (3 1) 1
<i>dx</i>
<i>I</i>
<i>x</i> <i>x</i>
Ta có ( ) 1 1<sub>3/ 2</sub>
3
(3 1) 1
<i>x</i>
<i>f x</i>
<i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
Chọn 3/ 2
1
( )
<i>g x</i>
<i>x</i>
Khi đó: lim ( ) 1
( ) 3
<i>x</i>
<i>f x</i>
<i>g x</i>
hữu hạn, khác 0.
Tích phân và cùng hội tụ hay phân kỳ.
0
( )
<i>f x dx</i>
0
( )
<i>g x dx</i>
Vì hội tụ ( ), nên tích phân I hội tụ.
0
( )
<i>J</i> <i>g x dx</i>
2
Ví dụ Khảo sát sự hội tụ
0 (3 1) 1
<i>dx</i>
<i>I</i>
<i>x</i> <i>x</i>
Ta có ( ) 1 1<sub>3/ 2</sub>
3
<i>x</i>
<i>f x</i>
<i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
Chọn 3/ 2
1
( )
<i>g x</i>
<i>x</i>
Khi đó: lim ( ) 1
( ) 3
<i>x</i>
<i>f x</i>
<i>g x</i>
hữu hạn, khác 0.
Tích phân và cùng hội tụ hay phân kỳ.
1
( )
<i>f x dx</i>
1
( )
<i>g x dx</i>
Vì HT ( ), nên I<sub>1 </sub>HT, suy ra I HT.
1
( )
<i>g x dx</i>
Cách giải đúng!
1
1 2
0 (3 1) 1 1 (3 1) 1
<i>dx</i> <i>dx</i>
<i>I</i> <i>I</i> <i>I</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
Ví dụ Khảo sát sự hội tụ 2
1
<i>x</i>
<i>I</i> <i>e dx</i>
1
1
<i>x</i> <i>x</i>
<i>e dx</i> <i>e</i>
<i>e</i>
1
Tích phân đã cho hội tụ theo tiêu chuẩn so sánh 1.
Ví dụ Khảo sát sự hội tụ 1/ 2
1
1
cos
<i>x</i>
<i>I</i> <i>e</i> <i>dx</i>
<i>x</i>
<sub></sub> <sub></sub>
2
1/ 1
( ) <i>x</i> cos
<i>f x</i> <i>e</i>
<i>x</i>
Ví dụ Khảo sát sự hội tụ
1
<i>x</i>
<i>e</i>
<i>I</i> <i>dx</i>
<i>x</i>
Ta có:
2
Ví dụ Khảo sát sự hội tụ
3 2
3
1
1
3 1
<i>x</i> <i>x</i>
<i>I</i> <i>dx</i>
<i>x</i> <i>x</i>
3 2 3/ 2
3 3 3/ 2
1 1
( )
3 1
<i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>f x</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
Ví dụ Khảo sát sự hội tụ
0
arctan
2 <i>x</i>
<i>x</i>
<i>I</i> <i>dx</i>
<i>e</i>
Tính HT, nên tích phân đã cho HT.<sub>0</sub>
0
<i>x</i> <i>x</i>
Ví dụ Khảo sát sự hội tụ
3
3/
1
2arctan
1
<i>x</i>
<i>x</i>
<i>I</i> <i>dx</i>
<i>e</i>
1
<i>x</i>
<i>x</i>
<i>e</i>
<sub></sub> <sub></sub>
3
2
Ví dụ Chứng minh tích phân hội tụ và tính
2
3 1
<i>dx</i>
<i>x</i> <i>x</i>
2
2
1 1
( )
1
<i>x</i>
<i>f x</i>
<i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
2
2 2
3 1
<i>xdx</i>
<i>I</i>
<i>x</i> <i>x</i>
2 1
<i>tdt</i>
<i>t t</i>
2
Ví dụ Chứng minh tích
phân hội tụ và tính 4 2
80 1
<i>dx</i>
<i>I</i>
<i>x</i> <i>x</i>
1 1/ 2 3/ 2
4 2
1 1 1
( )
1
<i>x</i>
<i>f x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
4
4
2 2
80 1
<i>xdx</i>
<i>I</i>
<i>x</i> <i>x</i>
9 1 9 1
Ví dụ Chứng minh tích phân phân kỳ và tính giới hạn
1
<i>x</i>
<i>e</i>
<i>I</i> <i>dx</i>
<i>x</i>
<i>t</i>
<i>x</i>
<i>x</i>
<i>x</i>
<i>x</i>
<i>e</i>
<i>x</i> <i>f x</i> <i>g x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
1
Giới hạn có dạng vơ định , dùng qui tắc Lôpital
Ví dụ Khảo sát sự hội tụ <sub>2</sub>
1
sin
ln 2
<i>xdx</i>
<i>I</i>
<i>x</i> <i>x</i>
Sai! vì f(x) có dấu tùy ý, khơng sử dụng so sánh được.
Xét tích phân hàm khơng âm <sub>2</sub>
1
sin
ln 2
<i>x</i>
<i>J</i> <i>dx</i>
<i>x</i> <i>x</i>
Tích phân đã cho hội tụ tuyệt đối.
Ví dụ Khảo sát sự hội tụ
1
sin <i>xdx</i>
<i>I</i>
<i>x</i>
Tích phân từng phần:
2
1
1 1
sin <i>x</i> cos <i>x</i> cos <i>x</i>
<i>I</i> <i>dx</i> <i>dx</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
2
1 1
<i>u</i> <i>du</i> <i>dx</i>
<i>x</i> <i>x</i>
sin cos
<i>dv</i> <i>xdx</i> <i>v</i> <i>x</i>
cos1
1 <i>J</i>
Xét tích phân <sub>2</sub>
1
cos <i>x</i>
<i>J</i> <i>dx</i>
<i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i> hội tụ
Ví dụ Khảo sát sự hội tụ
1
sin <i>xdx</i>
<i>I</i>
<i>x</i>
Xét tích phân hàm khơng âm
1
sin <i>x</i>
<i>J</i> <i>dx</i>
<i>x</i>
sin sin 1 cos 2
2
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
1 1 1
1 cos 2 cos 2
2 2 2
<i>x</i> <i>dx</i> <i>x</i>
<i>dx</i> <i>dx</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
1
1 2
<i>dx</i>
<i>I</i>
<i>x</i>
1
cos 2
2
<i>xdx</i>
<i>I</i>
<i>x</i>
Chú ý:
1) Với tích phân chỉ có một điểm suy rộng
( )
<i>a</i>
<i>f x dx</i>
( ) <i><sub>a</sub></i> ( ) <i><sub>a</sub></i>
<i>G x</i> <i>H x</i>
vẫn chưa kết luận t/phân ban đầu phân kỳ.
2) Với tích phân có hai điểm suy rộng
( )
<i>f x dx</i>
<i>a</i>
<i>a</i>
<i>f x dx</i> <i>f x dx</i>
I. Tích phân suy rộng loại hai
Định nghĩa
Điểm x<sub>0</sub> được gọi là điểm kỳ dị của đường cong y = f(x),
nếu
0
lim ( )
<i>x x</i> <i>f x</i>
Tích phân suy rộng
loại hai của f(x)
trên đoạn [a,b]
( ) : lim ( )
<i>b</i> <i>t</i>
<i>t b</i>
<i>a</i> <i>a</i>
<i>f x dx</i> <i>f x dx</i>
I. Tích phân suy rộng loại hai
Tích phân suy rộng
loại hai của f(x) trên
đoạn [a,b]
( ) : lim ( )
<i>b</i> <i>b</i>
<i>t a</i>
<i>a</i> <i>t</i>
<i>f x dx</i> <i>f x dx</i>
I. Tích phân suy rộng loại hai
Tích phân suy rộng loại
hai của f(x) trên đoạn [a,b]
( ) ( ) ( )
<i>b</i> <i>c</i> <i>b</i>
<i>a</i> <i>a</i> <i>c</i>
<i>f x dx</i> <i>f x dx</i> <i>f x dx</i>
Giả sử trên đoạn [a,b] hàm y = f(x) có một điểm kỳ dị duy
nhất là <i>c</i>
lim <i>t</i> ( ) lim <i>b</i> ( )
<i>t c</i> <i><sub>a</sub></i> <i>f x dx</i> <i>t c</i> <i><sub>t</sub></i> <i>f x dx</i>
<sub></sub> <sub></sub>
I. Tích phân suy rộng loại hai
Các khái niệm hội tụ, phân kỳ giống như trong tích phân
suy rộng loại một.
Khái niệm hội tụ tuyệt đối cũng tương tự trong tích phân
suy rộng loại một: Hội tụ tuyệt đối thì hội tụ.
Tích phân tồn tại khi và chỉ khi tồn tại lim ( ) : ( )
<i>t b</i> <i>F t</i> <i>F b</i>
( ) ( ) ( ) ( )
<i>b</i>
<i>b</i>
<i>a</i> <i><sub>a</sub></i>
<i>f x dx F x</i> <i>F b</i> <i>F a</i>
Tính tích phân suy rộng (công thức Newton – Leibnitz)
<i>b</i> <i>b</i>
<i>t b</i>
<i>a</i> <i>a</i>
Giả sử F(x) là nguyên hàm của f(x) trên
lim ( ) ( )
<i>t b</i> <i>F b</i> <i>F a</i>
Cho x<sub>0</sub> = b là điểm kỳ dị duy nhất của f(x) trên [a,b]
Ví dụ Tính tích phân
4
2 2
<i>dx</i>
<i>I</i>
<i>x</i>
4
2 2
<i>dx</i>
<i>I</i>
<i>x</i>
4
1/ 2
2
( 2)
lim
2
<i>t</i> <i><sub>t</sub></i>
<i>d x</i>
<i>x</i>
<sub></sub>
4
2
lim 2 2
<i>t</i>
<i>t</i> <i>x</i>
2
2 2 lim 2
<i>t</i> <i>t</i>
Theo định nghĩa
2 2
Theo công thức Newton – Leibnitz (gọn hơn)
4
2 2
<i>dx</i>
<i>I</i>
<i>x</i>
Ví dụ Tích phân
3
0 1
<i>dx</i>
<i>I</i>
<i>x</i>
3
0 1
<i>dx</i>
<i>I</i>
<i>x</i>
Sai! vì có điểm kỳ dị x = 1 trong đoạn [0,3].
ln 2 ln1 ln 2
1 3
0 1 1 1
<i>dx</i> <i>dx</i>
<i>I</i>
<i>x</i> <i>x</i>
1
1
1 0
lim
1
<i>t</i>
<i>dx</i>
<i>I</i>
<i>x</i>
<sub></sub>
<i>t</i>lim ln |1
1 2
<i>I</i> <i>I</i>
Xét tích phân
Vậy tích phân phân kỳ.<i>I</i><sub>1</sub>
Ví dụ Tính tích phân
1
0 (2 ) 1
<i>dx</i>
<i>I</i>
<i>x</i> <i>x</i>
Đặt 1 <i>x t</i> 1 <i>x t</i> 2 <i>dx</i> 2<i>tdt</i>
Đổi cận: <i>x</i> 0 <i>t</i> 1 <i>x</i> 1 <i>t</i> 0
1
0 (2 ) 1
<i>dx</i>
<i>I</i>
<i>x</i> <i>x</i>
0
2
1
2
1
<i>tdt</i>
<i>t t</i>
1
2
0
2
1
<i>dt</i>
<i>t</i>
1
0
2arctan
<i>I</i> <i>t</i> 2 arctan1 arctan 0
2
Tích phân hàm khơng âm
và khả tích trên
1) Nếu hội tụ, thì hội tụ.( )
<i>b</i>
<i>a</i>
<i>g x dx</i>
<i>b</i>
<i>a</i>
<i>f x dx</i>
2) Nếu phân kỳ, thì phân kỳ.( )
<i>b</i>
<i>a</i>
<i>f x dx</i>
<i>b</i>
<i>a</i>
<i>g x dx</i>
Tiêu chuẩn so sánh 1.
Trường hợp x<sub>0</sub> = b là điểm kỳ dị duy nhất.
Tích phân hàm không âm
và khả tích trên
nếu hội tụ, thì hội tụ.( )
<i>b</i>
<i>a</i>
<i>g x dx</i>
<i>b</i>
<i>a</i>
<i>f x dx</i>
và cùng HT hoặc cùng PK. <sub>( )</sub>
<i>b</i>
<i>a</i>
<i>f x dx</i>
<i>b</i>
<i>a</i>
<i>g x dx</i>
Tiêu chuẩn so sánh 2. (x<sub>0</sub> = b là điểm kỳ dị duy nhất)
1) <i>K</i> 0 :
2) <i>K</i> hữu hạn, 0 :
nếu hội tụ, thì hội tụ.( )
<i>b</i>
<i>a</i>
<i>f x dx</i>
<i>b</i>
<i>a</i>
<i>g x dx</i>
Kết quả (được sử dụng để khảo sát sự hội tụ)
<i>a</i>
<i>a</i>
Ví dụ Khảo sát sự hội tụ
2
2
1 1
<i>dx</i>
<i>I</i>
<i>x</i>
Ta có
1
1/ 2
1 1
( )
( 1)( 1) <sub>2</sub> <sub>1</sub>
<i>x</i>
<i>f x</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i><sub>x</sub></i>
<sub></sub>
Chọn
1
( )
1
<i>g x</i>
<i>x</i>
( ) 1
lim
( ) <sub>2</sub>
<i>x</i>
<i>f x</i>
<i>g x</i>
hữu hạn,
khác 0.
Tích phân và cùng hội tụ hay phân kỳ.
2
1
( )
<i>f x dx</i>
2
1
( )
<i>g x dx</i>
Vì hội tụ ( ), nên tích phân I hội tụ.
2
1
( )
<i>g x dx</i>
Ví dụ Khảo sát sự hội tụ
3/ 5
0
2 / 5
ln 1 <sub>1</sub>
( )
1 ( 0)
<i>x</i>
<i>x</i>
<i>x</i> <i><sub>x</sub></i>
<i>f x</i>
<i>x</i>
<i>e</i> <i>x</i>
hội tụ vì
1
1
2
Ví dụ Khảo sát sự hội tụ
3 3
2
0
2
9
<i>x dx</i>
<i>I</i>
<i>x</i>
3 (3 )
<i>x</i>
<i>f x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
hội tụ vì
Ví dụ Khảo sát sự hội tụ
1 3
0
5
tan
<i>x</i> <i>x</i>
<i>I</i> <i>dx</i>
<i>x x</i>
3 <sub>0</sub> 1/ 2
3 5/ 2
5 3
tan / 3 ( 0)
<i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>x x</i> <i>x</i> <i>x</i>
phân kỳ vì
5
1
2
Ví dụ Khảo sát sự hội tụ
4
0 2
<i>dx</i>
<i>I</i>
phân kỳ vì
1
4
1
4
( 4)
<i>x</i>
<i>x</i>
3
3
tan ( )
3
<i>x</i>
<i>x x x</i> <i>x</i> <i>x</i>
Ví dụ Khảo sát sự hội tụ 2 <sub>2</sub>
0
sin <i>xdx</i>
<i>I</i>
<i>x</i>
Ta có 2
2 2
sin 1
( )
<i>x</i>
<i>g x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
Vì HT , nên I<sub>1 </sub>HT, suy ra I HT.
1
( )
<i>g x dx</i>
1 2 2
1 2
2 2
0 1
sin <i>xdx</i> sin <i>xdx</i>
<i>I</i> <i>I</i> <i>I</i>
<i>x</i> <i>x</i>
<i>I<sub>1</sub></i> khơng là tích phân suy rộng
mà là tích phân xác định nên HT
2
2
0
<i>x</i>
I. Tính các tích phân sau
3
1
1)
(<i>x</i> 1)(<i>x</i> 2) <i>dx</i>
2
1
2)
(<i>x</i> 1)(<i>x</i> 2)(<i>x</i> 3) <i>dx</i>
2
3
(5 3)
3)
( 2)(3 2 1)
<i>x</i>
<i>dx</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
<sub></sub>
2
3
2
( 1)
4)
( 1)
<i>x</i>
<i>dx</i>
<i>x x</i>
<sub></sub>
2
5)
1 ( 1)
<i>dx</i>
<i>x</i> <i>x</i>
2
0
1
6)
2 <i>dx</i>
<i>x</i> <i>x</i>
2
1
3
7)
( 1)
<i>x</i>
<i>dx</i>
<i>x x</i> <i>x</i>
<sub></sub>
2
6
0
8)
1
<i>x</i>
<i>dx</i>
<i>x</i>
2
0
9)
4 4 5
<i>dx</i>
<i>x</i> <i>x</i>
0
10) <i><sub>x</sub></i> <i>dx</i> <i><sub>x</sub></i>
<i>e</i> <i>e</i>
0
1
11)
<i>x</i> <i>x</i> <i>dx</i>
<i>e</i> <i>e</i>
2
1
1
12)
(ln 1) <i>dx</i>
<i>x</i> <i>x</i>
2
0
1
13)
cosh ( )<i>x</i> <i>dx</i>
2
0
14) <i>xe dx</i> <i>x</i>
6
1
15)
( 3)
<i>dx</i>
<i>x x</i>
4
0
16)
1
<i>x</i>
<i>dx</i>
<i>e</i>
0
2
17)
4 1
<i>x</i>
<i>x</i> <i>dx</i>
0
18)
1
<i>x</i>
<i>dx</i>
<i>e</i>
2 2
2
19)
1
<i>dx</i>
<i>x</i> <i>x</i>
1
20)
sinh
<i>dx</i>
<i>x</i>
4ln 2
3
1
21) <i>e dx</i> <i>x</i>
2
22)
ln
<i>e</i>
<i>dx</i>
<i>x</i> <i>x</i>
0
23)
2<i>x</i>
<i>xdx</i>
1
24)
(1 )
<i>dx</i>
<i>x</i> <i>x</i>
3
2
25)
1
<i>xdx</i>
<i>x</i>
2
2
26)
1
<i>dx</i>
<i>x</i> <i>x</i>
2
0
27) <i>e</i> <i>x</i> cos3<i>xdx</i>
2 3
28)
( 1)
<i>dx</i>
<i>x</i> <i>x</i>
2 2
0
29)
(4 1) 1
<i>dx</i>
<i>x</i> <i>x</i>
2
2
1
12
30)
1
<i>x</i>
<i>dx</i>
<i>x</i>
<sub></sub>
1
31)
2 3
<i>dx</i>
<i>x</i>
3/ 2
2
32)
( 3)
<i>dx</i>
<i>x</i>
3
2
0
33) <i>x e dx</i> <i>x</i>
3
1
ln
34) <i>xdx</i>
<i>x</i>
1
1
35)
1 <i>dx</i>
<i>x</i>
1
5 3
0
2
36) <i>x x dx</i>
<i>x</i>
1
2
1
37)
(4 ) 1
<i>dx</i>
<i>x</i> <i>x</i>
4
2
2 2
2
38)
(1 ) 4
<i>x dx</i>
<i>x</i> <i>x</i>
2
1
39)
1
<i>dx</i>
<i>x x</i>
2
2
1
40)
1
<i>dx</i>
3/
1
1
1) ln 1 , 0
<i>x</i>
<i>e</i>
<i>dx</i>
<sub></sub>
<sub></sub> <sub></sub>
0
arctan 3
2)
(2 )
<i>x</i>
<i>dx</i>
<i>x</i>
I. Tìm tất cả các giá trị để chuỗi hội tụ
không tồn tại
2
1
1
3)
2 <i>dx</i>
<i>x</i> <i>x</i>
1
4) <i><sub>x</sub></i> <i>x</i> <i>dx</i>
<i>e</i> <i>x</i>
1
1
5)
2 <i>dx</i>
<i>x</i> <i>x</i>
1
7)
ln(1 )
<i>dx</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
9)
sin
<i>dx</i>
<i>x</i> <i>x x</i>
1
0
5 5