Bài giảng Giải tích 1 - Chương V.2: Tích phân bất định

CHƯƠNG 4: TÍCH PHÂNTích phân bất địnhTích phân xác địnhTích phân suy rộngỨng dụng hình học của tích phânTích phân bất địnhNguyên hàm: Hàm F(x) được gọi là nguyên hàm của hàm f(x) trong khỏang (a,b) nếu tại mọi điểm x thuộc (a,b) ta đều có F’(x) = f(x)Từ định nghĩa nguyên hàm ta suy ra: Nếu F(x) là một nguyên hàm của f(x) thì F(x)+C cũng là nguyên hàm của hàm f(x)Mọi nguyên hàm của f(x) đều có dạng F(x)+CĐịnh lý: Mọi hàm liên tục trên [a,b] (liên tục và liên tục trái tại b, liên tục phải tại a) thì có nguyên hàm trên [a,b] Tích phân bất địnhĐịnh nghĩa tích phân bất định : Nếu hàm F(x) là một nguyên hàm của hàm f(x) thì F(x)+C (C: hằng số) được gọi là tích phân bất định của hàm f(x), kí hiệuTính chất:Tích phân bất địnhTích phân bất địnhBảng tích phân các hàm cơ bảnTích phân bất địnhBảng tích phân các hàm cơ bảnTích phân bất địnhPhương pháp đổi biến:Thì: NếuVới φ(t) là hàm khả viĐịnh lý: Ta kiểm tra lại bằng cách tính đạo hàm vế phải: Ta được hàm dưới dấu tích phân vế trái tức là định lý được chứng minhĐịnh lý trên là cơ sở của 2 cách đổi biến thường gặp sau đâyTích phân bất địnhPhương pháp đổi biến 1: Đặt x = φ(t), φ(t) là hàm khả vi và có hàm ngược t= φ-1(x) thì ta cóNếu nguyên hàm của f(φ(t))φ’(t) là G(t) thì Ví dụ: Tính tích phân Đặt x = sint thì vàTích phân bất địnhPhương pháp đổi biến 2: Đặt u = φ(x), du=φ(x)dx và giả sửvớiThì Ví dụ: Tính Đặt Tích phân bất địnhVí dụ: Tính Đặt Ví dụ: Tính Đặt u = 2x+1Tích phân bất địnhPhương pháp tích phân từng phần: Định lý: Cho các hàm u(x), v(x) khả vi và u(x), v’(x) có nguyên hàm trên (a,b). Khi ấy hàm u’(x), v(x) cũng có nguyên hàm trên (a,b) và ta có Đẳng thức trên tương đương với:Đẳng thức này hiển nhiên đúng theo công thức đạo hàm của tíchTa còn viết CT trên ở dạng Tích phân bất địnhVí dụ: Tính Đặt u=arcsinx, dv=dxVí dụ: Tính Đặt Tích phân bất địnhVí dụ: Tìm công thức truy hồi cho tích phân Vậy:Tích phân bất địnhVới n=1: Với n=2: Tích phân bất định1. Tích phân phân thức đơn giản lọai 1: 2. Tích phân phân thức đơn giản lọai 2: với ax2+bx+c là tam thức bậc 2 không có nghiệm thựcThêm bới để tử số thành đạo hàm của mẫu số cộng 1 hằng sốTích phân bất địnhTa đựơc tổng của 2 tp cơ bản dạngThêm bớt để mẫu số có dạng u2+a2Tích phân bất địnhTách tử số thành tổng đạo hàm của mẫu số và 1 hằng số để chia hàm thành tổng 2 hàm với hàm thứ 2 có mẫu số đã tách thành tổng bình phương của 1 nhị thức và hằng sốVí dụ: Tính Tích phân bất địnhTích phân hàm hữu tỉ: Trường hợp 1: n ≥ mVà được: Khi đó, hàm hữu tỉ cần tính tích phân là phân thức thực sự tức là bậc của tử số nhỏ hơn bậc của mẫu số. Ta chuyển sang trường hợp 2.Ta chia đa thức : Tích phân bất địnhTrường hợp 2: n < mBước 1: Giả sửBước 2: Ta giả sử hàm f(x) thành tổng các phân thức đơn giản dạng Bước 3: Đồng nhất hệ số 2 vế để xác định cụ thể các hệ số M, N, a, b, c, d, eTrong đó l1+l2++lr+k1+k2++ks=m và các tam thức bậc 2 dạng - cx2+dx+e - không có nghiệm thựcBước 4: Tính các tp các hàm đơn giản, cộng lại ta được tp cần tínhTích phân bất địnhVí dụ: Tính Giả sử :Ta chọn các giá trị đặc biệtTích phân bất địnhVí dụ: Tính Giả sử:Cho x = -1, bỏ (x+1) ở mẫu số của VT và giữ lại số hạng chứa (x+1) ở VP và được a = - 1Cho x = -4, bỏ (x+4) ở mẫu số của VT và giữ lại số hạng chứa (x+4) ở VP và được b = 23Tích phân bất địnhVí dụ: Tính Giả sửCho x=1: bỏ (x-1)2 ở VT, a, b, c ở VP, ta được d=1Cho x=i hoặc x=-i: bỏ (x2+1) ở VT, c, d ở VP, ta được: Lấy thêm 1 giá trị tùy ý của x: x=0 và thay a, b, d đã có vào để được c = 1/2Vậy:Tích phân bất địnhTích phân 1 số hàm vô tỉĐặt:Để đưa về tp này thành tp hàm hữu tỉVí dụ: TínhĐặt: Ta được:Tích phân bất địnhVí dụ: TínhĐặt: Tích phân bất địnhVí dụ : TínhĐặt:Tích phân bất địnhĐưa tam thức bậc 2 về dạng u2+a2, u2-a2, a2-u2 và dùng các cách đổi biến cụ thể: a. Dạng u2+a2: đặt u=a.tant hoặc u=a.cotantb. Dạng u2-a2: đặt u=a/cost hoặc u=a/sint c. Dạng a2-u2: đặt u=a.cost hoặc u=a.sint Ví dụ: TínhĐặt Tích phân bất địnhVí dụ: Tính Đặt Tích phân bất địnhTrong một số trường hợp cụ thể, nên nhớ cách riêng như sauTính như tp hàm hữu tỉVí dụ: TínhTích phân bất địnhĐặt (x-α)=1/t để đưa về dạng trênVí dụ: TínhĐặt Tích phân bất địnhVí dụ: TínhĐặtTích phân bất định3. Tích phân Trebushep dạng m, n, p là các số hữu tỉa. Nếu , đặt x = ts, s=BCNN(m,n)b. Nếu , đặt a+bxn=ts, s là mẫu số của p c. Nếu , đặt ax-n+b=ts, s là mẫu số của p Tích phân bất địnhVí dụ: TínhTa viết lại hàm dưới dấu tp về dạngĐặt x = t4 → dx = 4t3dtTích phân bất định4. Tích phân hàm lượng giácNếu f(-sinx,cosx) = - f(sinx,cosx): đặt t=cosxNếu f(sinx,-cosx) = - f(sinx,cosx): đặt t=sinxNếu f(-sinx,-cosx) = f(sinx,cosx): đặt t=tanxTổng quát: đặt t=tan(x/2)Tích phân bất địnhVí dụ: TínhĐặt: Tích phân bất địnhVí dụ: TínhĐặt:Tích phân bất địnhVí dụ: TínhHàm dưới dấu tp là chẵn với sinx, cosx nên ta đặtTích phân bất địnhVí dụ: TínhTa viết tử số dưới dạng a.MS+b.(MS)’Giả sử: