Tích phân bài tập phần 9

Bài tập: Cho hàm số \( y = f(x) \) liên tục trên \(\mathbb{R}\) thỏa mãn \( f(x) + f(-x) = x^2, \, \forall x \in \mathbb{R} \). Tính \( I = \int_{-1}^1 f(x) \, dx \).
A. \( \frac{2}{3} \quad\)  B. \( 1 \quad \)   C. \( 2 \quad \)  D. \( \frac{1}{3} \)

Lời giải

*  \( f(x) + f(-x) = x^2 \Rightarrow \int_{-1}^1 f(x) \, dx + \int_{-1}^1 f(-x) \, dx = \frac{x^3}{3} \bigg|_{-1}^1 = \frac{2}{3}\)

* Xét \( \int_{-1}^1 f(-x) \, dx \) 

Đặt \( t = -x \Rightarrow dt = -dx\)

\( \begin{cases}
x = -1 \Rightarrow t = 1 \\
x = 1  \Rightarrow t = - 1 
\end{cases}\)

\( \int_{-1}^1 f(-x) \, dx = \int_1^{-1} f(t) (-dt) = \int_{-1}^1 f(t) \, dt = \int_{-1}^1 f(x) \, dx \)

\( \Rightarrow \int_{-1}^1 f(x) \, dx = \frac{1}{3} \)

\(\Rightarrow\) Vậy chọn đáp án \(\boxed{\text{D}} \)

 

Làm thêm: Cho hàm số \( f(x) \) liên tục trên \(\mathbb{R}\), thỏa mãn:  
\( f(x) + f(-x) = \sqrt{2 + 2\cos 2x}, \, \forall x \in \mathbb{R}. \)  
Tính \( I = \int_{-\frac{3\pi}{2}}^{\frac{3\pi}{2}} f(x) \, dx \)
A. \( I = 6 \quad\)   B. \( I = 0 \quad\)    C. \( I = -2 \quad\)   D. \( I = 6 \)

( Đề tham khảo của Bộ 2017)

Lời giải

\( I = \frac{1}{2} \int_{-\frac{3\pi}{2}}^{\frac{3\pi}{2}} \sqrt{2 + 2\cos 2x} \, dx = 6\)

\(\Rightarrow\) Vậy chọn đáp án \(\boxed{\text{D}} \)

 

page 42


Bài tập: Biết \( F(x) \) là nguyên hàm của hàm số \( f(x) = \frac{1}{x - 1} \) và \( F(2) = 1 \). Khi đó \( F(3) \) bằng
A. \( 1 + \ln 2 \) 
B. \( 2 + \ln 2 \)  
C. \( \ln 2 \) 
D. Một kết quả khác

Lời giải

•  \( F(x) = \int f(x) \, dx = \int \frac{1}{x - 1} \, dx = \ln |x - 1| + C \)

•  \( F(2) = 1  \Leftrightarrow C = 1\) 

Vậy  \( F(x) = \ln |x - 1| + C \)

\( \Rightarrow F(3) =  \ln 2 + 1 \)

\(\Rightarrow\) Vậy chọn đáp án \(\boxed{\text{A}} \)

 

page 43


Bài tập: Giả sử \( F(x) \) là một nguyên hàm của \( f(x) = \sin ^4 x \) trên \(\mathbb{R}\). Khi đó \( \int_0^{\frac{\pi}{6}} \sin^4 3x \, dx \)  bằng:
A. \( F\left(\frac{\pi}{2}\right) - F(0) \)  
B. \( \frac{1}{3} \left[ F\left(\frac{\pi}{2}\right) - F(0) \right] \)  
C. \( 3 \left[ F\left(\frac{\pi}{2}\right) - F(0) \right] \)  
D. \( F\left(\frac{\pi}{18}\right) - F(0) \)

Lời giải

•  Theo giả thiết, ta có: \( \int_a^b \sin^4 t \, dt = F(b) - F(a) \)

•  Đặt \( t = 3x \Rightarrow dt = 3 \, dx \)

\( \begin{cases}
x = 0\\
x = \frac{\pi}{6}
\end{cases}
\Rightarrow
\begin{cases}
t = 0 \\
t = \frac{\pi}{2}
\end{cases} \)

\( \int_0^{\frac{\pi}{6}} \sin^4 3x \, dx = \int_0^{\frac{\pi}{2}}  \frac{1}{3} sin^4 t \, dt = \frac{1}{3} \left[ F\left(\frac{\pi}{2}\right) - F(0) \right] \)

\(\Rightarrow\) Vậy chọn đáp án \(\boxed{\text{B}} \)

page 44


 

Làm thêm: Giả sử \( F(x) \) là một nguyên hàm của \( f(x) = \frac{\cos x}{x} \) trên \((0, +\infty)\). Khi đó \( \int_2^3 \frac{\cos 3x}{x} \, dx \) bằng:
A. \( F(3) - F(2) \) 
B. \( F(6) - F(4) \)  
C. \( F(9) - F(6) \) 
D. \( F(1) - F\left(\frac{2}{3}\right) \)

Lời giải

Theo giả thiết, ta có  \( \int_a^b \frac{\cos u}{u}  \, du = F(b) - F(a) \)

\( \int_2^3 \frac{\cos 3x}{x} \, dx\)  \( \Rightarrow \) Đặt \( u = 3x \Rightarrow du = 3 \, dx \)

\( \begin{cases}
x = 2\\
x = 3
\end{cases}
 \Rightarrow
 \begin{cases}
u = 6 \\
u = 9
\end{cases}\) 

\( \int_2^3 \frac{\cos 3x}{x} \, dx = \int_6^9 \frac{\cos u}{\frac{u}{3}} \cdot \frac{du}{3}  = \int_6^9 \frac{\cos u}{u} \, du = F(9) - F(6) \)

\(\Rightarrow\) Vậy chọn đáp án \(\boxed{\text{C}} \)

page 45


Làm thêm: Giả sử \( F(x) \) là một nguyên hàm của \( f(x) = \frac{\ln x}{x^2} \) trong \((0, +\infty)\). Tính \( \int_2^5 \frac{\ln(3x)}{x^2} \, dx \) bằng:
A. \( 3 \left[ F(15) - F(6) \right] \) 
B. \( 9 \left[ F(15) - F(6) \right] \)
C. \( F(15) - F(6) \)
D. Một kết quả khác

Lời giải

Theo giả thiết, ta có: \( \int_a^b \frac{\ln u}{u^2} \, du = F(b) - F(a) \).

Đặt \( u = 3x \Rightarrow du = 3 \, dx \)

\( \begin{cases}
x = 2 \\
 x = 5
\end{cases}
\Rightarrow
\begin{cases}
u = 6\\
u = 15
\end{cases}\)

\( \int_2^5 \frac{\ln(3x)}{x^2} \, dx =  9 \int_6^{15} \frac{\ln u}{u^2} \cdot \frac{1}{3} \, du = 3 \int_6^{15} \frac{\ln u}{u^2} \, du\)

\( = 3 \left[ F(15) - F(6) \right] \)

\(\Rightarrow\) Vậy chọn đáp án \(\boxed{\text{A}} \)

page 46