Tích phân là gì? Công thức tính và bài tập vận dụng

Tải xuống 59 3.9 K 14

Tailieumoi.vn xin giới thiệu đến các quý thầy cô, các em học sinh đang trong quá trình ôn tập tài liệu bài tập Tích phân Toán lớp 12, tài liệu bao gồm 59 trang, tuyển chọn 117 bài tập Tích phân đầy đủ lý thuyết, phương pháp giải chi tiết và lời giải, giúp các em học sinh có thêm tài liệu tham khảo trong quá trình ôn tập, củng cố kiến thức và chuẩn bị cho kì thi tốt nghiệp THPT môn Toán sắp tới. Chúc các em học sinh ôn tập thật hiệu quả và đạt được kết quả như mong đợi.

Mời các quý thầy cô và các em học sinh cùng tham khảo và tải về chi tiết tài liệu dưới đây:

Tích phân là gì? Công thức tính và bài tập vận dụng

A. Lý thuyết cơ bản về tích phân

1. Khái niệm và tính chất

a. Định nghĩa

Cho hàm số f(x) liên tục trên đoạn [a;b]. Giả sử F(x) là một nguyên hàm của hàm số f(x) trên đoạn [a;b], hiệu số F(b)F(a) được gọi là tích phân từ a đến b (hay tích phân xác định trên đoạn [a;b] của hàm số f(x).

Kí hiệu là : abf(x)dx

Vậy ta có :abf(x)dx=F(b)F(a)=F(x)|ab

Chú ý : Trong trường hợp a = b, ta định nghĩa: aaf(x)dx=0

Trường hợp a>b, ta định nghĩa: abf(x)dx=baf(x)dx

Tích phân không phụ thuộc vào chữ dùng làm biến số trong dấu tích phân, tức là :

abf(x)dx=abf(t)dt=abf(u)du=... (vì đều bằng F(b)F(a))

b. Tính chất của tích phân

Giả sử cho hai hàm số f(x) và g(x) liên tục trên K và a, b, c là ba số bất kỳ thuộc K. Khi đó ta có :

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

 Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

2. Phương pháp tính tích phân

a. Phương pháp đổi biến số

Định lí. Cho hàm số f(x) liên tục trên [a;b]. Giả sử hàm số x=φ(t) có đạo hàm liên tục trên đoạn [α;β] sao cho φ(α)=a,φ(β)=b và aφ(t)b,t[α;β]. Khi đó:

abf(x)dx=αβf(φ(t))φ(t)dt

Chú ý. Có thể dử dụng phép biến đổi số ở dạng sau:

Cho hàm số f(x) liên tục trên đoạn [a;b]. Giả sử hàm số u=u(x) có đạo hàm liên tục trên đoạn [a;b] sao cho α ≤ u(x) ≤ β, ∀ x∈ [a;b]. Nếu f(x) =g[u(x)].u(x) ∀ x∈ [a;b], trong đó g(u) liên tục trên đoạn [α;β] thì: 

 

abf(x)dx=u(a)u(b)g(u)du

b. Phương pháp tính tích phân từng phần

Định lí. Nếu u =u(x) và v=v(x) là hai hàm số có đạo hàm liên tục trên đoạn [a;b], thì :

abu(x)v(x)dx=[u(x)v(x)]|ababu(x)v(x)dx

hay abudv=uv|ababvdu

3. Bất đẳng thức (phần kiến thức bổ sung)

Nếu f(x) liên tục và không âm trên đoạn [a;b] thì : abf(x)dx0

Từ đó ta có:

Nếu g(x), f(x) liên tục trên đoạn [a;b] và 0 ≤ g(x) ≤ f(x), ∀ x ∈ [a;b] thì

abg(x)dxabf(x)dx

Dấu " = " xảy ra khi và chỉ khi g(x) ≡ f(x).

Suy ra: Nếu f(x) liên tục trên đoạn [a;b] và m ≤ f(x) ≤ M, ∀ x ∈ [a;b] thì

m(ba)abf(x)dxM(ba)

Đặc biệt:

Nếu hàm y = f(x) là hàm số lẻ trên -a;a thì -aaf(x)dx=0

Nếu hàm y = f(x) là hàm số chẵn trên  -a;a thì -aaf(x)dx=20af(x)dx

B. Tích phân các hàm số sơ cấp cơ bản

1. Tích phân hàm hữu tỉ

Dạng 1

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

(với a ≠ 0)

Chú ý: Nếu

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

Dạng 2

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

(ax2 + bx + c ≠ 0 với mọi x ∈ [α;β])

Xét Δ = b2 - 4ac.

• Nếu Δ > 0 thì Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

thì:

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

• Nếu Δ = 0 thì:

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

thì:

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

• Nếu Δ < 0 thì:

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

 Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

Dạng 3

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

(trong đó Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12 liên tục trên đoạn [α;β])

• Bằng phương pháp đồng nhất hệ số, ta tìm A và B sao cho:

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

• Ta có:

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

Tích phân:

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

Tích phân: Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12 thuộc dạng 2.

Dạng 4

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12 với P(x) và Q(x) là đa thức của x.

• Nếu bậc của P(x) lớn hơn hoặc bằng bậc của Q(x) thì dùng phép chia đa thức.

• Nếu bậc của P(x) nhỏ hơn bậc của Q(x) thì có thể xét các trường hợp:

• Khi Q(x) chỉ có nghiệm đơn α1, α2, α3 ... thì đặt

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

• Khi Q(x) có nghiệm đơn và vô nghiệm:

Q(x) = (x - α)(x2 + px + q), Δ = p2 - 4q < 0 thì đặt:

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

• Khi Q(x) có nghiệm bội:

Q(x) = (x - α)(x - β)2 với α ≠ β thì đặt:

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

Q(x) = (x - α)2(x - β)3 với α ≠ β thì đặt:

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

2. Tích phân hàm vô tỉ

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12 - trong đó R(x; f(x)) có dạng:

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

Dạng 1

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

Khi đó ta có:

• Nếu Δ < 0, a > 0 ⇒ f(x) = a(u2 + k2)

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

• Nếu: Δ = 0

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

• Nếu: Δ > 0

    Với a > 0: f(x) = a(x - x1)(x - x2)

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

    Với a < 0: f(x) = -a(x1 - x)(x2 - x)

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

Căn cứ vào phân tích trên, ta có một số cách giải sau:

Phương pháp:

* Trường hợp: Δ < 0, a > 0 ⇒ f(x) = a(u2 + k2)

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

Khi đó đặt:

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

* Trường hợp: Δ = 0

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

Khi đó:

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

* Trường hợp: Δ > 0, a > 0. Đặt:

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

* Trường hợp: Δ > 0, a < 0. Đặt:

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

Dạng 2

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

Phương pháp:

 Bước 1:

Phân tích:

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

 Bước 2:

Quy đồng mẫu số, sau đó đồng nhất hệ số hai tử số để suy ra hệ hai ẩn số A, B

 Bước 3:

Giải hệ tìm A, B thay vào (1)

 Bước 4:

Tính:

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

Trong đó Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12 đã biết cách tính ở trên.

Dạng 3

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

Phương pháp:

 Bước 1:

Phân tích:

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

 Bước 2:

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

 Bước 3:

Thay tất cả vào (1) thì I có dạng:

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

Tích phân này chúng ta đã biết cách tính.

Dạng 4

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

(Trong đó: R(x,y) là hàm số hữu tỷ đối với hai biến số x, y và α, β, γ, δ là các hằng số đã biết)

Phương pháp:

 Bước 1:

Đặt: Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

 Bước 2:

Tính x theo t: Bằng cách nâng lũy thừa bậc m hai vế của (1) ta có dạng x = φ(t).

 Bước 3:

Tính vi phân hai vế: dx = φ'(t)dt và đổi cận.

 Bước 4:

Tính: Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

3. Tích phân hàm lượng giác

3.1. Một số công thức lượng giác

* Công thức cộng

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

* Công thức nhân đôi

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

* Công thức hạ bậc

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

* Công thức tính theo t

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

* Công thức biến đổi tích thành tổng

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

* Công thức biến đổi tổng thành tích

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

* Công thức thường dùng:

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

Hệ quả:

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

3.2. Một số dạng tích phân lượng giác

• Nếu gặp dạng Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12 ta đặt t = sinx.

• Nếu gặp dạng Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12 ta đặt t = cosx.

• Nếu gặp dạng Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12 ta đặt t = tanx.

• Nếu gặp dạng Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12 ta đặt t = cotx.

Dạng 1

I1 = ∫(sinx)n dx; I2 = ∫(cosx)n dx

* Phương pháp

• Nếu n chẵn thì sử dụng công thức hạ bậc.

• Nếu n = 3 thì sử dụng công thức hạ bậc hoặc biến đổi.

• Nếu n lẻ (n = 2p + 1) thì thực hiện biến đổi:

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12 Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

Dạng 2

I = ∫sinmx.cosnx dx (m, n ∈ N)

* Phương pháp

• Trường hợp 1: m, n là các số nguyên

a. Nếu m chẵn, n chẵn thì sử dụng công thức hạ bậc, biến đổi tích thành tổng.

b. Nếu m chẵn, n lẻ (n = 2p + 1) thì biến đổi:

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

c. Nếu m lẻ (m = 2p + 1), n chẵn thì biến đổi:

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

Dạng 3

I1 = ∫(tanx)n dx; I2 = ∫(cotx)n dx (n ∈ N)

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

C. Ứng dụng tích phân

1. Diện tích hình phẳng

a. Diện tích hình phẳng giới hạn bởi 1 đường cong và trục hoành

Diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số y = f(x) liên tục trên đoạn [a;b], trục hoành và hai đường thẳng x = a; x = b được xác định: Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

b. Diện tích hình phẳng giới hạn bởi 2 đường cong

Diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số y = f(x); y = g(x) liên tục trên đoạn [a;b] và hai đường thẳng x = a; x = b được xác định: Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

- Nếu trên đoạn [a;b], hàm số f(x) không đổi dấu thì: Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

- Nắm vững cách tính tích phân của hàm số có chứa giá trị tuyệt đối.

- Diện tích của hình phẳng giới hạn bởi các đường x = g(y),x = h(y) và hai đường thẳng y = c; y = d được xác định:

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

2. Thể tích vật thể và thể tích khối tròn xoay

a. Thể tích vật thể

Gọi B là phần vật thể giới hạn bởi hai mặt phẳng vuông góc với trục Ox tại các điểm a và b; S(x) là diện tích thiết diện của vật thể bị cắt bởi mặt phẳng vuông góc với trục Ox tại điểm a (a ≤ x ≤ b). Giả sử S(x) là hàm số liên tục trên đoạn [a;b]. Thể tích của B là:

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

b. Thể tích khối tròn xoay

Cho hàm số y = f(x) liên tục; không âm trên [a;b]. Hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số y = f(x); trục hoành và hai đường thẳng x = a; x = b quay quanh trục Ox tạo nên một khối tròn xoay. Thể tích của nó là:

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

- Thể tích khối tròn xoay được sinh ra khi quay hình phẳng giới hạn bởi các đường x = g(y), trục tung và hai đường thẳng y = c; y = d quay quanh trục Oy là:

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

- Thể tích khối tròn xoay được sinh ra khi quay hình phẳng giới hạn bởi các đường y = f(x); y = g(x) và hai đường thẳng x = a; x = b quay quanh trục Ox:

Công thức tích phân đầy đủ, chi tiết nhất - Toán lớp 12

D. Bài tập vận dụng

Câu 1. Tính 15 Bài tập tính tích phân cơ bản, có lời giải - Toán lớp 12 Chọn kết quả đúng:

A. 6.    

B. -3.    

C. 3.    

D. –6.

Lời giải

Ta có:

15 Bài tập tính tích phân cơ bản, có lời giải - Toán lớp 12

Chọn C.

Câu 2. Tính 15 Bài tập tính tích phân cơ bản, có lời giải - Toán lớp 12

A. e3 - e + 8.

B. e3 + e - 3.

C. e3 - e + 6.

D. e3 + 2e + 8.

Lời giải

Ta có:

15 Bài tập tính tích phân cơ bản, có lời giải - Toán lớp 12

Chọn A.

Câu 3. Cho 15 Bài tập tính tích phân cơ bản, có lời giải - Toán lớp 12 với a; b là các số nguyên. Mệnh đề nào dưới đây đúng?

A. a + b = 0.    

B. a - 2b = 0.    

C. a - b = -1.    

D. a + 2b = 0.

Lời giải

Ta có:

15 Bài tập tính tích phân cơ bản, có lời giải - Toán lớp 12

Chọn D.

Câu 4. Cho 15 Bài tập tính tích phân cơ bản, có lời giải - Toán lớp 12. Khi đó giá trị của m là:

A. m = 1.    

B. m = 2.    

C. m = 4.    

D. m = 0.

Lời giải

Điều kiện: m > 0.

Ta có:

15 Bài tập tính tích phân cơ bản, có lời giải - Toán lớp 12

Chọn C.

Câu 5. Tính 15 Bài tập tính tích phân cơ bản, có lời giải - Toán lớp 12

A. 0.    

B. -1.    

C. 1.    

D. 2.

Lời giải

Ta có:

15 Bài tập tính tích phân cơ bản, có lời giải - Toán lớp 12

Chọn C.

Câu 6. Tính 15 Bài tập tính tích phân cơ bản, có lời giải - Toán lớp 12

A. 8 + 5ln3.

B. 6 - 5ln3.

C. 12 + 3ln5.

D. 11.

Lời giải

Ta có:

15 Bài tập tính tích phân cơ bản, có lời giải - Toán lớp 12

Chọn A.

Câu 7. Tính 15 Bài tập tính tích phân cơ bản, có lời giải - Toán lớp 12

A. 4.    

B. 4ln2.    

C. 4/ln⁡2.    

D. 6.

Lời giải

Ta có:

15 Bài tập tính tích phân cơ bản, có lời giải - Toán lớp 12

Chọn D.

Câu 8. Cho 15 Bài tập tính tích phân cơ bản, có lời giải - Toán lớp 12. Tìm m?

15 Bài tập tính tích phân cơ bản, có lời giải - Toán lớp 12

Lời giải

Ta có:

15 Bài tập tính tích phân cơ bản, có lời giải - Toán lớp 12

Chọn A.

Câu 9. Tính 15 Bài tập tính tích phân cơ bản, có lời giải - Toán lớp 12

A. 0.    

B. 9.    

C. 18.    

D. -9.

Lời giải

Ta có:

15 Bài tập tính tích phân cơ bản, có lời giải - Toán lớp 12

Chọn B.

Câu 10. Tính 15 Bài tập tính tích phân cơ bản, có lời giải - Toán lớp 12

15 Bài tập tính tích phân cơ bản, có lời giải - Toán lớp 12

Lời giải

Ta có:

15 Bài tập tính tích phân cơ bản, có lời giải - Toán lớp 12

Chọn D.

Câu 11: Tính K=0πexcos2xdx

Giải: Đặt {u=cos2xdv=exdx{du=2sin2xdxv=ex

Suy ra K=(excos2x)|π0+20πexsin2xdx=eπ1+2M

Tính M=0πexsin2xdx

Ta đặt {u1=sin2xdv1=exdx{du1=2cos2xv1=ex

Suy ra M=(exsin2x)|π020πexcos2x=2K

Khi đó K=eπ1+2(2K)5K=eπ1K=eπ15

Câu 12: Tính tích phân I=0π4xsin2xdx

Giải: Đặt {u=xdv=sin2xdx{du=dxv=cos2x2.

Khi đó I=xcos2x2|0π4+120π4cos2xdx=xcos2x2|0π4+sin2x4|0π4=14.

Câu 13: Tính I=01(2x+3)exdx

Giải: Đặt {u=2x+3dv=exdx{du=2dxv=ex

Khi đó I=(2x+3)ex|01012exdx=(2x+3)ex|012ex|01=3e1.

Câu 14: Tính tích phân I=1exlnxdx.

Giải: Đặt {u=lnxdv=xdx{du=dxxv=x22

Khi đó I=x2lnx2|e1121ex=e22x24|e1=e2+14

Tài liệu có 59 trang. Để xem toàn bộ tài liệu, vui lòng tải xuống
Đánh giá

0

0 đánh giá

Tải xuống