Giải SGK Toán 12 Bài 11 (Kết nối tri thức): Nguyên hàm

1.4 K

Tailieumoi.vn giới thiệu Giải bài tập Toán lớp 12 Bài 11: Nguyên hàm chi tiết sách Toán 12 Tập 2 Kết nối tri thức giúp học sinh xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập môn Toán 12. Mời các bạn đón xem:

Giải bài tập Toán 12 Bài 11: Nguyên hàm 

Mở đầu trang 4 Toán 12 Tập 2: Một máy bay di chuyển ra đến đường băng và bắt đầu chạy đà để cất cánh. Giả sử vận tốc của máy bay khi chạy đà được cho bởi v(t) = 5 + 3t (m/s), với t là thời gian (tính bằng giây) kể từ khi máy bay bắt đầu chạy đà. Sau 30 giây thì máy bay cất cánh rời đường băng. Quãng đường máy bay đã di chuyển kể từ khi bắt đầu chạy đà đến khi rời đường băng là bao nhiêu mét?

Lời giải:

Sau khi học xong bài này, ta giải quyết bài toán này như sau:

Gọi S(t) (0 ≤ t ≤ 30) là quãng đường máy bay di chuyển được sau t giây kể từ lúc bắt đầu chạy đà.

Ta có v(t) = S'(t). Do đó, S(t) là một nguyên hàm của hàm số vận tốc v(t). Sử dụng tính chất của nguyên hàm ta được

St=v(t)dt=5+3tdt=5dt+3tdt=5t+32t2+C.

Theo giả thiết, S(0) = 0 nên C = 0 và ta được St=32t2+5tm.

Máy bay rời đường băng khi t = 30 giây nên S=S30=32.302+5.30=1500m

Vậy quãng đường máy bay đã di chuyển kể từ khi bắt đầu chạy đà đến khi rời đường băng là 1500 m.

HĐ1 trang 4 Toán 12 Tập 2: Cho hai hàm số f(x) = x2 + 1 và Fx=13x3+x, với x ∈ ℝ.

a) Tính đạo hàm của hàm số F(x).

b) F'(x) và f(x) có bằng nhau không?

Lời giải:

a) Ta có F'x=13x3+x'=x2+1.

b) Ta có F'(x) = f(x) = x2 + 1.

Luyện tập 1 trang 5 Toán 12 Tập 2: Hàm số nào dưới đây là một nguyên hàm của hàm số fx=x+1x trên khoảng (0; +∞).

a) Fx=12x2+lnx; b) Gx=x22lnx.

Lời giải:

Ta có F'x=12x2+lnx'=x+1xG'x=x22lnx'=x1x.

Vì F'x=fx=x+1x trên khoảng (0; +∞) nên hàm số F(x) là một nguyên hàm của f(x) trên khoảng (0; +∞).

Hàm số G(x) không là nguyên hàm của f(x) trên khoảng (0; +∞) vì với x = 1 ∈ (0; +∞), ta có G'(1) = 0 ≠ 2 = f(1).

HĐ2 trang 5 Toán 12 Tập 2: a) Chứng minh rằng hàm số Fx=x44 là một nguyên hàm của hàm số f(x) = x3 trên ℝ.

b) Hàm số Gx=x44+C (với C là hằng số) có là một nguyên hàm của hàm số f(x) trên ℝ không? Vì sao?

Lời giải:

a) Vì F'x=x44'=x3=fx nên hàm số Fx=x44 là một nguyên hàm của hàm số f(x) = x3 trên ℝ.

b) Vì G'x=x44+C'=x3=fx nên hàm số Gx=x44+C (với C là hằng số) có là một nguyên hàm của hàm số f(x) trên ℝ.

Luyện tập 2 trang 6 Toán 12 Tập 2: Tìm x3dx.

Lời giải:

Vì x44'=x3 nên Fx=x44 là một nguyên hàm của hàm số f(x) = x3 trên ℝ.

Do đó, x3dx=x44+C.

HĐ3 trang 6 Toán 12 Tập 2: Cho f(x) là hàm số liên tục trên K, k là một hằng số khác 0. Giả sử F(x) là một nguyên hàm của f(x) trên K.

a) Chứng minh kF(x) là một nguyên hàm của hàm số kf(x) trên K.

b) Nêu nhận xét về kfxdx và kfxdx.

Lời giải:

a) Vì F(x) là một nguyên hàm của f(x) trên K nên F'(x) = f(x).

Ta cần chứng minh (kF(x))' = kf(x).

Ta có (kF(x))' = k(F(x))' = kf(x).

Vậy kF(x) là một nguyên hàm của hàm số kf(x) trên K.

b) Vì F(x) là một nguyên hàm của f(x) trên K nên fxdx=Fx+C.

Có kfxdx=kFx+C'.

Vì C' ta có thể viết lại bằng kC. Tức là C' = kC.

Do đó kfxdx=kFx+kC=kFx+C=kfxdx.

Vậy kfxdx=kfxdx.xndx.

Luyện tập 3 trang 7 Toán 12 Tập 2: Cho hàm số f(x) = xn (n ∈ ℕ*).

a) Chứng minh rằng hàm số Fx=xn+1n+1 là một nguyên hàm của hàm số f(x). Từ đó tìm xndx.

b) Từ kết quả câu a, tìm kxndx (k là hằng số thực khác 0).

Lời giải:

a) Vì F'x=xn+1n+1'=xn nên hàm số Fx=xn+1n+1 là một nguyên hàm của hàm số f(x).

Ta có xndx=xn+1n+1+C.

b) Ta có kxndx=kxndx=kxn+1n+1+C.

HĐ4 trang 7 Toán 12 Tập 2: Cho f(x) và g(x) là hai hàm số liên tục trên K. Giả sử F(x) là một nguyên hàm của f(x), G(x) là một nguyên hàm của g(x) trên K.

a) Chứng minh F(x) + G(x) là một nguyên hàm của hàm số f(x) + g(x) trên K.

b) Nêu nhận xét về fx+gxdx và fxdx+gxdx.

Lời giải:

a) Vì F(x) là một nguyên hàm của f(x) nên F'(x) = f(x) và G(x) là một nguyên hàm của g(x) nên G'(x) = g(x).

Ta có (F(x) + G(x))' = F'(x) + G'(x) = f(x) + g(x).

Do đó F(x) + G(x) là một nguyên hàm của hàm số f(x) + g(x) trên K.

b) Ta có fx+gxdx=Fx+Gx+C với C là hằng số bất kì.

Có fxdx=Fx+C1;gxdx=Gx+C2 với C1; C2 là các hằng số bất kì.

Do đó fxdx+gxdx=Fx+C1+Gx+C2=Fx+Gx+C1+C2.

Ta có thể biểu diễn C = C1 + C2.

Do đó fxdx+gxdx=Fx+Gx+C.

Vậy fx+gxdx=fxdx+gxdx.

Luyện tập 4 trang 7 Toán 12 Tập 2: Tìm

a) 3x2+1dx;

b) 2x12dx

Lời giải:

a) 3x2+1dx=3x2dx+dx=x3+x+C.

b) 2x12dx=4x24x+1dx

=4x2dx4xdx+dx=4x332x2+x+C

Vận dụng trang 8 Toán 12 Tập 2: Doanh thu bán hàng của một công ty khi bán một loại sản phẩn là số tiền R(x) (triệu đồng) thu được khi x đơn vị sản phẩm được bán ra. Tốc độ biến động (thay đổi) của doanh thu khi x đơn vị sản phẩm đã được bán là hàm số MR(x) = R'(x). Một công ty công nghệ cho biết, tốc độ biến đổi của doanh thu khi bán một loại con chíp của hãng được cho bởi MR(x) = 300 – 0,1x, ở đó x là số lượng chíp đã bán. Tìm doanh thu của công ty khi đã bán 1000 con chíp.

Lời giải:

Doanh thu của công ty là Rx=3000,1xdx=300x120x2+C.

Vì R(0) = 0 nên C = 0.

Do đó Rx=300x120x2.

Doanh thu của công ty khi đã bán 1000 con chíp là:

R1000=300.1000120.10002=250000 triệu đồng.

Câu hỏi trang 8 Toán 12 Tập 2: Bằng cách viết lại các hàm số sau dưới dạng hàm số lũy thừa y = xα (x > 0), hãy tính đạo hàm của các hàm số sau với x > 0: y=1x4;y=x2;y=1x3

Lời giải:

Có y=1x4=x4y'=x4'=4x5=4x5

y'=x2'=2x21

y=1x3=x13y'=x13'=13x43=13x43

HĐ5 trang 8 Toán 12 Tập 2: a) Với α ≠ −1, tính đạo hàm của hàm số y=xα+1α+1x>0.

b) Cho hàm số y = ln|x| (x ≠ 0). Tính đạo hàm của hàm số này trong hai trường hợp: x > 0 và x < 0.

Lời giải:

a) y'=xα+1α+1'=α+1.xαα+1=xα

b) Với x > 0 thì y = ln|x| = lnx. Do đó y'=lnx'=1x.

Với x < 0 thì y = ln|x| = ln(−x). Do đó y'=lnx'=x'x=1x.

Luyện tập 5 trang 9 Toán 12 Tập 2: Tìm:

a) 1x4dx;

b) xxdxx>0;

c) 3x5x3dxx>0.

Lời giải:

a) 1x4dx=x4dx=x33+C=13x3+C

b) xxdx=x32dx=x32+132+1+C=25x52+C=25x2x+C

c) 3x5x3dx=31xdx5x13dx

=3lnx5.x13+113+1+C=3lnx154x43+C=3lnx154xx3+C

HĐ6 trang 9 Toán 12 Tập 2: a) Tính đạo hàm của các hàm số sau và nêu kết quả tương ứng vào bảng dưới đây.

HĐ6 trang 9 Toán 12 Tập 2 | Kết nối tri thức Giải Toán 12

b) Sử dụng kết quả ở câu a, tìm nguyên hàm của các hàm số cho trong bảng dưới đây.

HĐ6 trang 9 Toán 12 Tập 2 | Kết nối tri thức Giải Toán 12

Lời giải:

a)

HĐ6 trang 9 Toán 12 Tập 2 | Kết nối tri thức Giải Toán 12

b)

HĐ6 trang 9 Toán 12 Tập 2 | Kết nối tri thức Giải Toán 12

Luyện tập 6 trang 9 Toán 12 Tập 2: Tìm:

a) 3cosx4sinxdx; b) 1cos2x1sin2xdx.

Lời giải:

a) 3cosx4sinxdx=3cosxdx4sinxdx=3sinx+4cosx+C

b) 1cos2x1sin2xdx=1cos2xdx1sin2xdx=tanx+cotx+C

HĐ7 trang 10 Toán 12 Tập 2:

a) Tính đạo hàm của các hàm số sau và nêu kết quả tương ứng vào bảng dưới đây.

HĐ7 trang 10 Toán 12 Tập 2 | Kết nối tri thức Giải Toán 12

b) Sử dụng kết quả ở câu a, tìm nguyên hàm của các hàm số cho trong bảng dưới đây.

HĐ7 trang 10 Toán 12 Tập 2 | Kết nối tri thức Giải Toán 12

Lời giải:

a)

HĐ7 trang 10 Toán 12 Tập 2 | Kết nối tri thức Giải Toán 12

b)

HĐ7 trang 10 Toán 12 Tập 2 | Kết nối tri thức Giải Toán 12

Luyện tập 7 trang 10 Toán 12 Tập 2: Tìm:

a) 4xdx;

b) 1exdx;

c) 2.3x13.7xdx

Lời giải:

a)4xdx=4xln4+C;

b) 1exdx=exdx=ex+C

c) 2.3x13.7xdx=23xdx137xdx=2.3xln313.7xln7+C

Bài tập

Bài 4.1 trang 11 Toán 12 Tập 2: Trong mỗi trường hợp sau, hàm số F(x) có là một nguyên hàm của hàm số f(x) trên khoảng tương ứng không? Vì sao?

a) F(x) = xlnx và f(x) = 1 + lnx trên khoảng (0; +∞);

b) F(x) = esinx và f(x) = ecosx trên ℝ.

Lời giải:

a) Có F'(x) = (xlnx)' = lnx+x.1x=1+lnx = f(x).

Do đó, hàm số F(x) = xlnx là một nguyên hàm của hàm số f(x) = 1 + lnx trên khoảng (0; +∞).

b) Có F'(x) = (esinx)' = esinx.(sinx)' = cosx.esinx ≠ f(x) = ecosx.

Do đó, hàm số F(x) = esinx không là nguyên hàm của hàm số f(x) = ecosx trên ℝ.

Bài 4.2 trang 11 Toán 12 Tập 2: Tìm nguyên hàm của các hàm số sau:

a) f(x) = 3x2 + 2x – 1; b) f(x) = x3 – x;

c) f(x) = (2x + 1)2; d) fx=2x1x2

Lời giải:

a) 3x2+2x1dx=3x2dx+2xdxdx=x3+x2x+C

b) x3xdx=x3dxxdx=x44x22+C

c) 2x+12dx=4x2+4x+1dx

=4x2dx+4xdx+dx=43x3+2x2+x+C

d) 2x1x2dx=4x24+1x2dx=4x2dx4dx+x2dx=43x34x1x+C

Bài 4.3 trang 11 Toán 12 Tập 2: Tìm:

a) 3x+1x3dx; b) x7x23dxx>0;

c) 2x+12x2dx; d) 2x+3x2dx

Lời giải:

a) 3x+1x3dx=3x12dx+x13dx=2x32+32x23+C=2xx+32x23+C

b) x7x23dx=7x52dx3x12dx=2x722x32+C=2x72x3+C

c) 2x+12x2dx=4x2+4x+1x2dx=4+4x+1x2dx

=4dx+41xdx+1x2dx=4x+4lnx1x+C

d) 2x+3x2dx=2xdx+3x2dx=2xln23x+C

Bài 4.4 trang 11 Toán 12 Tập 2: Tìm:

a) 2cosx3sin2xdx; b) 4sin2x2dx;

c) sinx2cosx22dx; d) x+tan2xdx

Lời giải:

a) 2cosx3sin2xdx=2cosxdx31sin2xdx=2sinx+3cotx+C

b) 4sin2x2dx=21cosxdx=2dx2cosxdx=2x2sinx+C

c) sinx2cosx22dx=12sinx2cosx2dx=dxsinxdx=x+cosx+C

d) x+tan2xdx=xdx+1cos2x1dx

=xdx+1cos2xdxdx=x22+tanxx+C

Bài 4.5 trang 11 Toán 12 Tập 2: Cho hàm số y = f(x) xác định trên khoảng (0; +∞). Biết rằng, f'x=2x+1x2 với mọi x ∈ (0; +∞) và f(1) = 1. Tính giá trị f(4).

Lời giải:

Có fx=f'xdx=2x+1x2dx=x21x+C

Vì f(1) = 1 nên 1 – 1 + C = 1 Þ C = 1.

Do đó fx=x21x+1

Vậy f4=4214+1=674

Bài 4.6 trang 11 Toán 12 Tập 2: Cho hàm số y = f(x) có đồ thị là (C). Xét điểm M(x; f(x)) thay đổi trên (C). Biết rằng, hệ số góc của tiếp tuyến của đồ thị (C) tại M là kM = (x – 1)2 và điểm M trùng với gốc tọa độ khi nó nằm trên trục tung. Tìm biểu thức f(x).

Lời giải:

Vì hệ số góc của tiếp tuyến của đồ thị (C) tại M là kM = (x – 1)2 nên ta có:

fx=x12dx=x22x+1dx=x2dx2xdx+dx=x33x2+x+C

Vì điểm M trùng với gốc tọa độ khi nó nằm trên trục tung nên f(0) = 0.

Do đó f0=03302+0+C=0C=0

Do đó fx=x33x2+x

Bài 4.7 trang 11 Toán 12 Tập 2: Một viên đạn được bắn thẳng đứng lên trên từ mặt đất. Giả sử tại thời điểm t giây (coi t = 0 là thời điểm viên đạn được bắn lên), vận tốc của nó được cho bởi v(t) = 160 – 9,8t (m/s). Tìm độ cao của viên đạn (tính từ mặt đất):

a) Sau t = 5 giây;

b) Khi nó đạt độ cao lớn nhất (làm tròn kết quả đến chữ số thập phân thứ nhất).

Lời giải:

Gọi S(t) là độ cao của viên đạn bắn lên từ mặt đất sau t giây kể từ thời điểm đạn được bắn lên.

Khi đó St=vtdt=1609,8tdt=160t4,9t2+C

Vì S(0) = 0 nên 160.0 – 4,9.0 + C = 0 => C = 0.

Do đó S(t) = −4,9t2 + 160 t.

a) Sau 5 giây độ cao của viên đạn là: S(5) = −4,9.52 + 160.5 = 677,5 (m).

b) Có S(t) = −4,9t2 + 160t

11049t22.7t.8007+64000049+6400049

1107t80072+64000496400049

Viên đạn đạt độ cao lớn nhất là 64000491306,1m khi t=80049giây.

Xem thêm các bài giải bài tập Toán lớp 12 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Độ dài gang tay (gang tay của bạn dài bao nhiêu?)

Bài 11. Nguyên hàm

Bài 12. Tích phân

Bài 13. Ứng dụng hình học của tích phân

Bài tập cuối chương 4

Bài 14. Phương trình mặt phẳng

 

Đánh giá

0

0 đánh giá