TÍCH PHÂN HÀM PHÂN THỨC HỮU TỈ CÓ MẪU LÀ ĐA THỨC BẬC CAO


Trong chuyên đề này, ta sẽ tìm hiểu các cách tính tích phân  βαR(x)Q(x)dx với Q(x) có bậc cao hơn 3.

Lưu ý: Đối với hàm phân thức hữu tỷ có bậc tử thấp hơn bậc mẫu tới hai bậc hoặc tinh ý nhận ra tính chất đặc biệt của hàm số dưới dấu tích phân thì ta có cách giải ngắn gọn hơn.

Ví dụ 1.
Tính các tích phân sau .
a. 21dxx(x4+1)                b. 120x2+1(x1)3(x+3)dx
Giải
a. 21dxx(x4+1) . Nếu theo cách phân tích bằng đồng nhất hệ số hai tử số thì ta có :
f(x)=1x(x4+1)=Ax+Bx3+Cx2+Dx+Ex4+1=A(x4+1)+x(Bx3+Cx2+Dx+E)x(x4+1)
f(x)=(A+B)x4+Cx3+Dx2+Ex + Ax(x4+1){+B=0C=0,D=0E=0A=1{=1B=1C=0,D=0,E=0f(x)=1xx3x4+1
Nhưng nếu ta tinh ý thì cách làm sau sẽ hay hơn .
Vì x và x3 cách nhau 3 bậc , mặt khác x[1;2]x0. Cho nên ta nhân tử và mẫu với x30. Khi đó f(x)=x3x4(x4+1). Mặt khác d(x4)=4x3dxdt=4x3dx(t=x4), cho nên :
f(x)dx=133x3dxx4(x4+1)=13dtt(t+1)=13(1t1t+1)=f(t). Bài toán trở nên đơn giản hơn rất nhiều .
b. 120x2+1(x1)3(x+3)dx
Nhận xét :
* Nếu theo phương pháp chung thì ta làm như sau :
- f(x)=x2+1(x1)3(x+3)=A(x1)3+B(x1)2+Cx1+Dx+3
- Sau đó quy đồng mẫu số , đồng nhất hệ số hai tử số , ta có : A=12,B=38,C=D=532
Do vậy : I=120(12(x1)3+38(x1)2+532(x1)532(x+3))dx
=[18(x1)238(x1)+532ln|x1|532ln|x+3|]|120=532ln128

Ví dụ 2.
Tính các tích phân sau :
a. 32x41x61dx            b. 21x2+1x6+1dx            c. 21dxx(1+x4)
 d. 10x3(1+x2)3dx        e. 10x4+3x2+1(1+x2)3dx        f. 113(xx3)13x4dx
Giải
a. 21x41x61dx=21(x4+x2+1(x21)(x4+x2+1)x2+2[(x3)21])dx=321x21dx+32(x2[(x3)21]+1x311x3+1)dx
Tính J : J= artanx|32=artan3 - artan2.
Tính K . Đặt t=x3{t=3x2dx,x=2t=8;x=3t=27g(x)dx=x2x31dx=13dt(t21)=1312(1t11t+1)dt
Do đó : K=32g(x)dx=16278(1t11t+1)dt=16(ln|t1|ln|t+1|)|278=16ln|t1t+1||278=16ln11798
Tính E=321x31dx=321(x1)(x2+x+1)dx
Ta có : h(x)=1(x1)(x2+x+1)=x2(x21)(x1)(x2+x+1)=x2x31x21(x1)(x2+x+1)
=x2x31(x1)(x+1)(x1)(x2+x+1)=x2x31x+1x2+x+1=x2x3112(2x+1x2+x+1+1x2+x+1)
Vậy : I=13323x2x31dx1232(2x+1)x2+x+1dx321(x+12)2+(32)2dx
=13ln(x31)|3212ln(x2+x+1)|32F=13ln28912ln136F(2)
Tính F: Đặt : x+12=32tant{x=321cos2tdtx=2tant=53t=a;x=3tant=103t=b
Do đó F=ba321cos2tdt32(1+tan2t)=badt=t|ba=ba(tant = 53t=a=artan53;b=artan103)
Thay vào (2) ta có kết quả .
b. 21x2+1x6+1dx=10x2+1(x2+1)(x4x2+1)dx=211(x21)2x2dx=211(x2+x+1)(x2x+1)dx
Ta có : 1(x2+x+1)(x2x+1)=Ax + Bx2+x+1+Cx+Dx2x+1
=(A+C)x3+(BA+C+D)x2+(AB+C+D)x+(B+D)x4x2+1
Đồng nhất hệ số hai tử số ta có hệ : {+C=0BA+C+D=0AB+C+D=0B+D=1{=C12C=0B+D=0B+D=1{=12C=12D=12B=12
Vậy : I=12(211xx2+x+1dx+21x+1x2x+1dx)=12(J+K)(1)
Tính J=21x+1x2+x+1dx=12212x+13x2+x+1dx
=12212x+1x2+x+1dx+32211(x+12)2+(32)2dx=12ln|x2+x+1||21+E(2)
Tính E =32211(x+12)2+(32)2dx, (đặt : x+12=32tant)
Tính K
K=21x+1x2x+1dx=12212x1+3x2x+1dx=12212x1x2x+1dx+32101(x12)2+(32)2dx=12ln|x2x+1||21+F(2)
Tính F=32211(x12)2+(32)2dx, (đặt x12=32tant)
c. 21dxx(1+x4)=13213x3x4(1+x4)dx=1321(d(x4)x4d(x4)1+x4)=13ln(x41+x4)|21=13ln3217
d. 10x3(1+x2)3dx=1210x2(1+x2)32xdx(1). Đặt : t=1+x2{=t1;dt=2xdxx=0t=1,x=1t=2
Do đó I=21t1t3dt=21(1t21t3)dt=(1t+14t2)|21=1316
e. 10x4+3x2+1(1+x2)3dx=10((1+x2)2(1+x2)3+x2(1+x2)3)dx=1011+x2dx+10x2(1+x2)3dx=J+K(1)
Tính J : Bằng cách đặt x=tantJ=π4
Tính K=10(1(1+x2)21(1+x2)3)dx=E+F(2)
Tính E : Bằng cách đặt =tant{x=1cos2tdtx=0t=0;x=1t=π4
Vậy : E=1210(11+x2)2dx=12π40(11+tan2t)21cos2tdt=12π4011cos4t1cos2tdt=12π40cos2tdt
=14π40(1+cos2t)dt=14(t+12sin2t)|π40=14(π4+12)=π+216
Tính F. Tương tự như tính E ;
Bằng cách đặt =tant{x=1cos2tdtx=0t=0;x=1t=π4
Vậy : F=1210(11+x2)3dx=12π40(11+tan2t)31cos2tdt=12π4011cos6t1cos2tdt=12π40cos4tdt
=18π40(1+cos2t)2dt=18π40(1+2cos2t+1+cos4t2)dt|π40=
116π40(3+4cos2t+cos4t)dt=116(3t+2sin2t+14sin4t)|π40=116(3π4+2)=3π+864
f. 113(xx3)13x4dx=113(xx3x3)131x3dx=113(1x21)131x2.dxx
Đặt : t=(1x21)t+1=1x2{t=dxxx=13t=8;x=1t=0
Khi đó I=08t13(t+1)dt=80(t43+t13)dt=(37t73+34t43)|80=37.27+34.24=16(247+34)=4687

Ví dụ 3.
Tính các tích phân sau
a.e1p+21xp2xp+2+1dx                b. a0x3dx(x2+a2)32
   c. 10ex+exdx                    d. 2a0x2axx2dx
Giải
a. e1p+21xp2xp+2+1dx :  Ta có : f(x)dx=xp2dx(xp+22)2+1.
- Đặt : t=xp+22=xp2+1[t=xp2dxx=1t=1;x=e1p+2t=eI=e1dtt2+1   
- Đặt : t=tanu[t=ducos2ut=1u=π4,t=e12u=u1I=u1π4ducos2u(1+tan2u)=u1π4du=π4u1
- Từ : tanu=eu=u1=artaneI=π4artane
b. a0x3dx(x2+a2)32.
Đặt : x=atant{dtcos2t;x=0t=0,x=at=π4f(x)=x3dx(x2+a2)32=a3tan3ta3(1cos2t)32adtcos2t=acost.tan3tdt
Vậy : I=a0f(x)dx=π40acost.tan3tdt=π40acost.sin3tcos3tdt=π40a.sin3tcos2tdt=aπ40(1cos2t)sintcos2tdt
- Đặt : cost = u{u=sintdt;t = π4u=12;t=0u=1f(t)dt=(1u2)u2(du)=(11u2)du
Vậy : I=221(11u2)du=(u+1u)|221=22+222=322=3222=3242
c. 10ex+exdx=10exeexdx. Đặt : t=ex{t=exdx;x=0t=1;x=1t=ef(x)dx=exeexdx=etdt
Vậy : I=10f(x)dx=e1etdt=et|e1=eee
d. 2a0x2axx2dx=2a0xa2(xa)2dx
Đặt : xa=a.sint{x=a.costdt,x = 0t =  - π2;x = 2at = π2f(x)dx=(a+a.sint)a2cos2t.a.costdt
Vậy : I=a3π2π2(1+sint)cos2tdt=a3[π2π2cos2tdt+π2π2cos2tsintdt]=a3[π2π21+cos2t2dtπ2π2cos2td(cost)]
=a3[12(t+12sin2t)|π2π213cos3t|π2π2]=a3[12(π2+π2)]=a3π2

Ví dụ 4.

Tính các tích phân sau
a. 32dxx5x2                    b. 10x7dx(1+x4)2
 c. 10x32x(x2+1)2dx                d. 211+x3x4dx
Giải
a. 32dxx5x2=321x2(x1)(x2+x+1)dx(1)
Xét : f(x)=1x2(x1)(x2+x+1)=Ax2+Bx+Cx+Dx2+x+1+Ex1
=A(x2+x+1)(x1)+Bx(x1)(x2+x+1)+(Cx+D)x2(x1)+E(x2+x+1)x2x2(x1)(x2+x+1)
=(B+C+E)x4+(A+DC+E)x3+(ED)x2BxAx2(x1)(x2+x+1).
Đồng nhất hệ số hai tử số ta có hệ :
{+C+E=0A+DC+E=0ED=0B=0A=1{=EE+E+E=1B=0E=DA=1{=13C=13B=0E=13A=1f(x)=1x2+13x+13x2+x+1+13x1
Vậy : I=32(1x2+13x+13x2+x+1+13x1)dx=32(1x213(x1x2+x+1)+131(x1))dx
=(1x16ln|x2+x+1|+13ln|x1|)|3232dx(x+12)2+(32)2=(1x+16ln(x1)2x2+x+1+13arctan2x + 13)|32=16+13(arctan73arctan53)
b. 10x7dx(1+x4)2=1310x4(1+x4)23x3dx(1).
Đặt : t=1+x4{t=3x3dx,x=0t=1;x=1t=2f(x)dx=13(t1t2)dt=13(1t1t2)dt
Vậy : I=2013(1t1t2)dt=13(ln|t|+1t)|21=13(ln212)
c. 10x32x(x2+1)2dx=1210(x22)(x2+1)22xdx(1)
Đặt : t=1+x2x22=t3{t=2xdx;x=0t=1;x=1t=2f(x)dx=12(t3t2)dt=12(1t3t2)dt
Vậy : I=2112(1t3t2)dt=12(ln|t|+3t)|21=12(ln232)
d. 211+x3x4dx=211+x3x6x2dx(1).
Đặt : t=1+x3t2=1+x3{tdt=3x2dx;x=1t=2,x=2t=3f(x)dx=131+x3x63x2dx=13t(t21)22tdt=23t2(t21)2dt
Vậy : I=2332(1t+1+12(1t11t+1))2dt=23[3214(1t+11t1)2]
=1632(1(t+1)2+1(t1)2(1t11t+1))dt
=16[1t+11t1ln|t1t+1|]|32=16(2t(t21)ln|t1t+1|)|32=82324+13ln(222)

Ví dụ 5.

Tính các tích phân sau :
a. 47dxxx2+9                    b. 10(x2x)dxx2+1
 c. 30x52x3x2+1dx                    d. 10(1x2)3dx
Giải
a. 47dxxx2+9=47xdxx2x2+9(1).
Đặt : t=x2+9{=x2+9tdt=xdx,x2=t29x=7t=4,x=4t=5. Do đó : I=54dtt(t29)=54dtt(t3)(t+3)
Ta có : f(t)=1t(t3)(t+3)=At+Bt3+Ct+3=A(t29)+Bt(t+3)+C(t3)tt(t29)
Đồng nhất hệ số hai tử số bằng cách thay lần lượt các nghiệm vào hai tử số ta có :
- Với x=0 : -9A=1 A=19
- Với x=-3 : 9C=1 C=19
- Với x=3 : 9B=1 B=19
Vậy : I=19[54(1t+1t3+1t+3)dt]=19[ln(t29)lnt]|54=19lnt29t|54=19ln14435
Chú ý : Nếu theo phương pháp chung thì đặt : x=3sintdx=3costdt.
Khi : {=77=3sintsint=73x=44=3sintsint=43>1. Như vậy ta không sử dụng được phương pháp này được .
b. 10(x2x)dxx2+1=10x2x2+1dx10xx2+1dx=JK(1)
* Để tính J :
Đặt : x=tant{x=1cos2tdt,x=0t=0;x=1t=π4f(x)dx=tan2t.1cos2tdt1+tan2t=tan2tcostdt. Tính tích phân này không đơn giản , vì vậy ta phải có cách khác .
- Từ : g(x)=x2x2+1=x2+11x2+1=x2+11x2+110g(x)dx=10x2+1dx101x2+1dx
- Hai tích phân này đều tính được .
+/ Tính : E=10x2+1dx=xx2+1|1010x2x2+1dx=2(10x2+1dx101x2+1dx)
=2E+ln|x+x2+1||102E=2+ln(1+2)E=22+12ln(1+2)
* Tính K=10xx2+1dx=x2+1|10=21; 101x2+1dx=ln|x+x2+1||10=ln(1+2)
Do vậy : I=22+12ln(1+2)+ln(1+2)=22+32ln(1+2)
c. 30x52x3x2+1dx=30x5x2+1dx230x3x2+1dx=JK(1)
- Tính J: Đặt t=x2+1{=t21;xdx=tdt;x=0t=1,x=3t=2f(x)dx=x4xdxx2+1=(t21)2tdtt=(t42t2+1)dt
Suy ra : J=21(t42t2+1)dt=(15t523t3+t)|21=3815
- Tính K: Đặt t=x2+1{=t21;xdx=tdt;x=0t=1,x=3t=2f(x)dx=x2xdxx2+1=(t21)tdtt=(t21)dt
Suy ra : K= 21(t21)dt=(13t3t)|21=43
Vậy : I=2815+43=4815=165
d. 10(1x2)3dx. Đặt : x=sint{x=costdt. x = 0t = 0;x = 1t = π2f(x)dx=(1x2)3dx=cos6tcostdt = cos4tdt
Do đó I=π20(1cos2t2)2dt=14π20(12cos2t+1+cos4t2)dt=π20(3412cos2t + 18cos4t)dt
            =(34t14sin2t+132sin4t)|π20=3π8

Thẻ

Lượt xem

68429
Chat chit và chém gió
  • Việt EL: ... 8/21/2017 8:20:01 AM
  • Việt EL: ... 8/21/2017 8:20:03 AM
  • wolf linhvân: 222 9/17/2017 7:22:51 AM
  • dominhdai2k2: u 9/21/2017 7:31:33 AM
  • arima sama: helllo m 10/8/2017 6:49:28 AM
  • ๖ۣۜGemღ: Mọi người có thắc mắc hay cần hỗ trợ gì thì gửi tại đây nhé https://goo.gl/dCdkAc 12/6/2017 8:53:25 PM
  • anhkind: hi mọi người mk là thành viên mới nè 12/28/2017 10:46:02 AM
  • anhkind: party 12/28/2017 10:46:28 AM
  • Rushia: . 2/27/2018 2:09:24 PM
  • Rushia: . 2/27/2018 2:09:25 PM
  • Rushia: . 2/27/2018 2:09:25 PM
  • Rushia: . 2/27/2018 2:09:26 PM
  • Rushia: . 2/27/2018 2:09:26 PM
  • Rushia: . 2/27/2018 2:09:26 PM
  • Rushia: . 2/27/2018 2:09:26 PM
  • Rushia: . 2/27/2018 2:09:27 PM
  • Rushia: . 2/27/2018 2:09:27 PM
  • Rushia: . 2/27/2018 2:09:28 PM
  • Rushia: . 2/27/2018 2:09:28 PM
  • Rushia: . 2/27/2018 2:09:28 PM
  • Rushia: . 2/27/2018 2:09:29 PM
  • Rushia: . 2/27/2018 2:09:29 PM
  • Rushia: . 2/27/2018 2:09:29 PM
  • Rushia: . 2/27/2018 2:09:29 PM
  • Rushia: . 2/27/2018 2:09:30 PM
  • Rushia: . 2/27/2018 2:09:30 PM
  • Rushia: . 2/27/2018 2:09:31 PM
  • Rushia: .. 2/27/2018 2:09:31 PM
  • Rushia: . 2/27/2018 2:09:32 PM
  • Rushia: . 2/27/2018 2:09:32 PM
  • Rushia: . 2/27/2018 2:09:32 PM
  • Rushia: . 2/27/2018 2:09:32 PM
  • Rushia: . 2/27/2018 2:09:33 PM
  • Rushia: . 2/27/2018 2:09:33 PM
  • Rushia: . 2/27/2018 2:09:33 PM
  • Rushia: . 2/27/2018 2:09:34 PM
  • ๖ۣۜBossღ: c 3/2/2018 9:20:18 PM
  • nguoidensau2k2: hello 4/21/2018 7:46:14 PM
  • ☼SunShine❤️: Vẫn vậy <3 7/31/2018 8:38:39 AM
  • ☼SunShine❤️: Bên này text chữ vẫn đẹp nhất <3 7/31/2018 8:38:52 AM
  • ☼SunShine❤️: @@ lại càng đẹp <3 7/31/2018 8:38:59 AM
  • ☼SunShine❤️: Hạnh phúc thế sad mấy câu hỏi vớ vẩn hồi trẩu vẫn hơn 1k xem 7/31/2018 8:41:00 AM
  • tuyencr123: vdfvvd 3/6/2019 9:30:53 PM
  • tuyencr123: dv 3/6/2019 9:30:53 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:30:54 PM
  • tuyencr123: dv 3/6/2019 9:30:54 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:30:54 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:30:55 PM
  • tuyencr123: đ 3/6/2019 9:30:55 PM
  • tuyencr123: đ 3/6/2019 9:30:56 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:30:56 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:30:56 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:30:56 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:30:56 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:30:56 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:30:57 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:30:57 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:30:57 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:30:57 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:30:57 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:30:58 PM
  • tuyencr123: đ 3/6/2019 9:30:58 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:30:58 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:30:58 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:30:59 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:30:59 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:30:59 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:30:59 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:30:59 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:31:00 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:31:00 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:31:00 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:31:00 PM
  • tuyencr123: đ 3/6/2019 9:31:01 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:31:01 PM
  • tuyencr123: đ 3/6/2019 9:31:01 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:31:02 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:31:02 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:31:02 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:31:02 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:31:02 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:31:03 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:31:03 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:31:03 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:31:03 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:31:04 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:31:04 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:31:04 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:31:04 PM
  • tuyencr123: d 3/6/2019 9:31:05 PM
  • tuyencr123: đ 3/6/2019 9:31:05 PM
  • tuyencr123: bb 3/6/2019 9:31:06 PM
  • tuyencr123: b 3/6/2019 9:31:06 PM
  • tuyencr123: b 3/6/2019 9:31:06 PM
  • tuyencr123: b 3/6/2019 9:31:07 PM
  • tuyencr123: b 3/6/2019 9:31:38 PM
  • Tríp Bô Hắc: cho hỏi lúc đăng câu hỏi em có thấy dòng cuối là tabs vậy ghi gì vào tabs vậy ạ 7/15/2019 7:36:37 PM
  • khanhhuyen2492006: hi 3/19/2020 7:33:03 PM
  • ngoduchien36: hdbnwsbdniqwjagvb 11/17/2020 2:36:40 PM
  • tongthiminhhangbg: hello 6/13/2021 2:22:13 PM
Đăng nhập để chém gió cùng mọi người
  • hoàng anh thọ
  • Thu Hằng
  • Xusint
  • HọcTạiNhà
  • lilluv6969
  • ductoan933
  • Tiến Thực
  • my96thaibinh
  • 01668256114abc
  • Love_Chishikitori
  • meocon_loveky
  • gaprodianguc95
  • smallhouse253
  • hangnguyen.hn95.hn
  • nguyencongtrung9744
  • tart
  • kto138
  • dphonglkbq
  • ๖ۣۜPXM๖ۣۜMinh4212♓
  • huyhieu10.11.1999
  • phungduyen1403
  • lalinky.ltml1212
  • trananhvan12315
  • linh31485
  • thananh133
  • Confusion
  • Hàn Thiên Dii
  • •♥•.¸¸.•♥•Furin•♥•.¸¸.•♥•
  • dinhtuyetanh000
  • LeQuynh
  • tuanmotrach
  • bac1024578
  • truonglinhyentrung
  • Lê Giang
  • Levanbin147896325
  • anhquynhthivu
  • thuphuong30012003