TÍCH PHÂN BẤT ĐỊNH

ĐỊNH NGHĨA

F(x) là nguyên hàm của f(x) trong (a, b)(cid:0)

F’(x) = f(x)

(cid:0)

f(x)dx = F(x) + C : tích phân bất định

(cid:0)

BẢNG CÔNG THỨC NGUYÊN HÀM

=

=

+

+ x C

C

1 /

arctan

2 /

arctan

2

2

1 a

� a

dx � + x 1 dx

=

+

=

+ x C

C

3 /

arcsin

4 /

arcsin

2

dx + 2 x dx 2

2

x a x a

� a

x

2

=

+

+

x

x

+ k C

5 /

ln

- -

� x 1 dx + 2

x

k

2

2

2

(cid:0)

a

= 2 x dx

a

+ 2 x

C

6 /

x + arcsin a

a 2

2

2

2

+

=

+

+

x

kdx

x

+ + k

x

x

+ k C

ln

7 /

- - (cid:0)

x 2 x 2

k 2

(cid:0)

BẢNG CÔNG THỨC NGUYÊN HÀM

=

+ shx C

8 /

chx dx

=

+ chx C

9 /

shx dx

(cid:0)

=

+ thx C

10 /

(cid:0)

= -

+ cothx C

11 /

(cid:0)

=

+

C

ln tan

12 /

(cid:0)

x 2

=

C

13 /

ln tan

(cid:0)

dx 2 ch x dx 2 sh x dx x sin dx x cos

x 2

p � � + + � � 4 � �

(cid:0)

Ví dụ

2

= + (cid:0) arcsin C

x 2 dx x- 4

= + (cid:0) arctan C

x

dx 2 x + 4 1 2 x 2

x e dx 3

= = + ) ( ( ) C 3x xe dx e 3 (cid:0) (cid:0)

ln 1 + 3 1

CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TÍCH PHÂN

1. Đổi biến:

f(x) dx = (cid:0)

f(u(x))u’(x) dx = (cid:0)

f(t)

Đổi biến 1: x = (cid:0) u(t) (cid:0) dx = u’(t) dt (cid:0) f(u(t))u’(t) dt Đổi biến 2: u(x) = t(cid:0) u’(x) dx = dt (cid:0) dt

2. Tích phân từng phần:

(cid:0) u(x)v’(x) dx = u(x)v(x) ­ (cid:0) u’(x)v(x) dx

Ví dụ

3

3

3 2 x x e dx

3 xe d x (

xe

+ = ) C (cid:0)

1 = (cid:0) 3 1 3

arctan

= dx arctan (cid:0) (cid:0) x 2 2 1 2 x 2 x 2 d � arctan � � � � � x+ 4

Một số lưu ý khi dùng tp từng phần

là đa thức bậc n. a .ln(

) x dx

nP x ( ) P n

u là phần còn lại

= dv P dx

,

n

.arctan

xdx

(cid:0)

P n

.arcsin

xdx

(cid:0)

P n

x

a P e dx

.

(cid:0)

n

=

u P x

( ),

dv là phần còn lại

n

.sin

xdx

(cid:0)

P n

(cid:0)

Ví dụ

2

dx = u x =� du arcsin

=

=

- I xdx arcsin = (cid:0) x

dv dx chon v ,

&

2

1 x

xdx

=

I

x

x

arcsin

2

- x - = + x x (cid:0) arcsin (cid:0)

x

1

) 2 - - x d (1 1 2 2 1

2 +

= + - x x x C arcsin 1

1 2

TÍCH PHÂN HÀM HỮU TỶ

Nguyên tắc: chuyển về các tích phân cơ bản

,

+ Ax B dx dx ( ) � � + + )m 2 px q x x a (

Trong đó: * m là các số tự nhiên,

-

* Các tam thức bậc 2 có(cid:0)

= p2 ­ 4q< 0

(cid:0)

Tích phân các phân thức cơ bản

= - + x a C ln (cid:0) - dx x a

= +

(m > 1)

m

m

1

C (cid:0) - - - 1 m dx x a 1 ( ) 1 x a - ) (

Tích phân các phân thức cơ bản

Đạo hàm của MS (lấy hết Ax)

2

)+ (cid:0) Ax B dx ( + + px q x +

=

dx

2

2

x 2 +

+

A 2

p + px q

x

p A 2

dx px

q

� +� B �

� � + x �

=

=

dx

+ u C

ln

- (cid:0) (cid:0)

2

2 + x +

du u

p + px q

x

(cid:0) (cid:0)

Tích phân các phân thức cơ bản

2

2 +

= (cid:0) (cid:0)

dx + px q x

+ - q

p 4 dx 2 p � �+ x � � 2 � �

2

2

= = + C arctan (cid:0)

1 a v a dv + a v

Ví dụ

- x 1

2

dx

x - + x 1

- x 1 dx

= dx

2

2

2 2 1 2 x - + x 1 � �￲ 1 ￲+ - ￲ 1 ￲ ￲ ￲ ￲� � - + 2 x x 1

- = ln( x - + x 1)

1 2 1 2

dx 2 � �￲ 1 ￲ - +￲ x ￲ ￲ ￲� � 2

2

3 4 - x

1 2 = - + - + ln( x 1) x arctan2. C

1 2 3 1 2 . 2 3

Tích phân các phân thức cơ bản

+

=

+

B

(

)

n

n

n

2

+

x +

+

A 2

Ap 2

dx + px q

( � x (

+ Ax B dx ) + 2 px q )

(2 � 2 x (

p dx ) + px q )

� x (

)

=

du � n u

+ p dx x ) (2 +� + )n 2 px q x (

=

=

I

n

n

n

2

2

2

+

dx + px q

dv + a

� x (

)

� v (

)

=

+

-

I

n

I

(2

1)

n

n

+ 1

n

2

2

2

1 na

a

2

)

� v � +� v (

� � �

-

Chứng minh quy nạp In

n

n

2

2

2

1

=

+

= -

+ 2

=

u

x

a

a

dx

2

nx x (

)

I

- - -

n

n

2

2

dx + a

x

)

(

( =

dv

� du ) = x�

dx chon v

,

(cid:0)

n

n

2

2

2

2

2

1

=

+

+

+

a

n x

x

a

dx

x x (

)

2

(

)

- - -

nI

(cid:0)

n

n

2

2

2

2

2

2

1

=

+

+

+

+ 2

I

a

a

a

x

a

dx

x x (

)

2

n x (

)(

)

- - - - (cid:0)

n

n

n

2

2

2

2

2

2

1

n =

+

+

+

+ 2

a

a

dx

na

a

dx

x x (

)

2

)

2

)

� n x (

� x (

- - - - -

n

2

2

=

+

+

a

I

nI

2 na I

x x (

)

2

2

n

n

n

+ 1

=

+

- -

I

n

I

(2

1)

n

n

+ 1

2

2

1 na

a

2

2 2 )

� x � +� x (

� � �

-

ĐỊNH LÝ PHÂN TÍCH

=

Hàm hữu tỷ:

f x ( )

m

r

x a

x b

+ px q

(

)

(

)

p x ( ) + n 2 x ) (

Với đa thức ở tử có bậc nhỏ hơn mẫu và tam thức ở mẫu có (cid:0)

< 0, sẽ được phân tích ở dạng

=

+

+

f x ( )

+ + ...

+ + ...

m

n

2

- -

A 1 x a

B 1 x b

B n x b

)

)

)

+

+

+ + ...

r

2

1 +

2 +

r +

A 2 x a ( + C x D 1 + 2 px q

x

A m x a ( + C x D 2 + 2 px q

x

( + C x D r + 2 px q

x

)

(

)

(

- - - - -

MỘT SỐ VÍ DỤ PHÂN TÍCH

2

- - A B = = = f x ( )

- - - x 1 + x 1 x x 3) 1 x 2 1)( 3 x 2 + 2 3

+ + x x ( Tính A: nhân 2 vế với (x­1), sau đó thay x bởi 1

=

+

-

A

x

(

1)

B +

x 2 + x

x

1 3

3

1 4

-

Để tính nhanh, trong biểu thức

-

(

= x 1 =� A    x 2 1)(

3)

1 + x

x      Che (x­1) rồi cho x = 1 ta tìm được A

Tính B: nhân 2 vế với (x+3), sau đó thay x bởi -3 (hoặc che x+3 trong phân thức ban đầu)(cid:0)

B = 7/4

-

A

B

=

=

+

+

f x ( )

2

-

x

C + x

1 + x

x

x

1

3

x 2 2 1) (

3)

(

1)

(

Tính B: vế trái che (x­1)2, sau đó thay x bởi 1

- - -

A

=

=

+

+

f x ( )

2

-

x

C + x

1 + x

x

1

3

x 2 2 1) (

3)

1 / 4 x 1)

(

(

Tính B: vế trái che (x­1)2, sau đó thay x bởi 1

Tính C: vế trái che (x + 3), thay x bởi ­3

- - -

A

=

=

+

+

f x ( )

2

- -

x

7 + x

1 + x

x

1

/ 16 3

x 2 2 1) (

3)

1 / 4 x 1)

(

(

Tính B: vế trái che (x­1)2, sau đó thay x bởi 1

Tính C: vế trái che (x + 3), thay x bởi ­3

Tính A: nhân 2 vế với x rồi cho x(cid:0)

(cid:0)

- - -

A

=

=

+

+

f x ( )

2

- -

x

7 + x

1 + x

x

1

/ 16 3

x 2 2 1) (

3)

1 / 4 x 1)

(

(

Tính B: vế trái che (x­1)2, sau đó thay x bởi 1

Tính C: vế trái che (x + 3), thay x bởi ­3

Tính A: nhân 2 vế với x rồi cho x(cid:0)

(cid:0)

- - -

A

=

=

+

+

x

x

x

x

f x ( )

2

- -

+

x

1 x

1 / x

x

1

7 / 1 6 + x 3

x 2 2 1) (

3)

4 ) 1

(

(

Tính B: vế trái che (x­1)2, sau đó thay x bởi 1

Tính C: vế trái che (x + 3), thay x bởi ­3

Tính A: nhân 2 vế với x rồi cho x(cid:0)

(cid:0)

- - -

A=

+ - 0

0

A =�

7 16

7 16

Sử dụng nguyên tắc chung

Quy đồng mẫu số và đồng nhất tử số 2 vế

-

2

= = + f x ( )

A + + x x 2 + + x x x + Bx C + + 2 x x 3 1 1)( ( 3) 1

+ x 2 - = 1 A x ( + Bx C x (

- = + + + 2 x 1) + 2 3) + + x + A B x + A � 2 1 ( ) )( + B C x A C 3 3 ) (

= (cid:0) (cid:0) 1

(cid:0) (cid:0)

+ A B + = A � (cid:0) 2

(cid:0) (cid:0)

= - A =� (cid:0) B = C (cid:0) (cid:0) 0 + B C 3 = - + A C 3 1 1 0

Ví dụ tính tích phân

-

dx (cid:0)

- 1 + x x x 2 2 1) ( 3) (

-

2

= + + dx dx

- - 7 / 16 dx � x 1 7 / 16 � + x 3 1 / 4 � x 1) (

= - - - x C ln 1 + + x ln 3

- 7 16 1 1 x 4 7 1 16

- -

2

2

= dx (cid:0)

+ x 2 + + x x x 1 1)( ( 3) xdx + + x dx + � � + x x 3 1

= -

ln

+ 3x

dx + - (cid:0) (cid:0)

+ x 1 (2 1) + + 2 x x 2 dx 1 1 2

2 1 � �+ + x � � 2 � �

2

= -

3 4

ln

+ 3x

+ x + + x ln( 1)

1 2

+ x - C arctan

1 2 2 3 1 / 2 + 3 / 2

TÍCH PHÂN HÀM VÔ TỶ

,

+ ax b + cx d

+ ax b + cx d

� � �

m 1 � � n 1 , � � � �

m 2 � n 2 � �

� � R x � �

� � � �

trong đó m1, n1, m2, n2 là các số nguyên.

Phương pháp chung: đặt

n

=

t

n là BSCNN(n1, n2)

+ ax b + cx d

(cid:0)

Ví dụ

2

+

+

x

x

3 (

=

=

=

I

dx

,

2 3

1 2

1) + x

1

m 1 n 1

m 2 n 2

6

t

x= +

1

=� dx

56 t dt

4

6

+

(cid:0)

t

1

6

8

=

+

-

t

-

) 2 t dt

I

( 6 t

5 t dt 6

= (cid:0)

t 3 t

(cid:0)

+

dx

=

3

=

I

2

(cid:0) (cid:0)

x x

dx + x

1 1

1

x

+ x

3 (

1)(

1)

3

+

+

- -

3

=

t

=� x

=� dx

3

-

x x

1 1

t t

1 1

t

2 t dt 6 3 2 1)

(

= -

I

6

3

3

= - 2

- - -

t

dt � 3 t

(

2 t dt 3 1)

1

+

1

3

- -

-

� t t t

1 + 1 1

dt

= -

= -

I

3

(cid:0) (cid:0)

dt + + 2 t t

t

33 t

1)

(

1)(

1

= -

dt

2

- -

+ t dt 2 + � � + + t 1 t t

1

-

Các trường hợp riêng của tích phân Eurler

+

+

2ax

bx

cdx

2

dx +

+

ax

bx

c

(

)

2

+

+

+

(cid:0) (cid:0)

Ax B ax

bx

cdx

(

)

2

+ Ax B dx + +

bx

ax

c

Nguyên tắc chung: đưa về bình phương đúng của

các tam thức dưới căn và áp dụng tp bảng.

2

+

+

ax

bx

+ = c

a

2

c + - a

b a 2

b a 4

2 � � �

� � x � � � �

� � �

(cid:0) (cid:0)

(

)

(

)

2

=

2

+ Ax B dx + +

+ ax b dx + 2

+

A a 2

bx

ax

c

bx

c

ax

+

(cid:0) (cid:0)

� -� B

� �

2

(cid:0)

dx +

+

b A a 2

ax

bx

c

Tương tự cho trường hợp còn lại.

(cid:0) (cid:0)

Ví dụ

=

(cid:0) (cid:0)

+ x

1 3

dx + 23 x

2

1

+ 2

-

x

+ x

dx 2 3

1 3

dx

=

=

-

1 3

1 3

2

(cid:0) (cid:0)

u

4 9

2 1 � � -� � x 3 � �

du 2 2 � �-� � 3 � �

-

=

I

1 3

2

u

du 2 2 � �-� � 3 � �

=

+u C

arcsin

3 2

1 3

=

(cid:0)

C

arcsin

3 2

1 � � +� � x 3 � �

1 3

-

Ví dụ

+ x ( 1)

(cid:0)

+ 2 - x dx + x 3 2 1

- - 2) = +

+ x ( 6 + 2 - - 1 6 4 3 x dx + x dx + 2 x 3 2 1 3 + x 2 1

= - - - + 2 x C 3 + + x 2 1 arcsin

1 3 3 2 1 � � +� � x 3 � � 4 1 3 3

TỔNG QUÁT

2

+

+

)

(

ax

bx

c dx

,R x

Sau khi đưa tam thức bậc 2 về bình phương đúng, có thể rơi vào các TH sau:

2

(cid:0)

Đặt u = Asint, t(cid:0)

[­(cid:0) /2, (cid:0) /2]

R u A ( ,

2 u du )

2

- (cid:0) (cid:0)

Đặt u = A/sint, t(cid:0)

[­(cid:0) /2, (cid:0) /2]

u

R u ( ,

2 A du )

2

+

- (cid:0) (cid:0)

Đặt u = Atant, t(cid:0)

(­(cid:0) /2, (cid:0) /2)

u

R u ( ,

2 A du )

(cid:0) (cid:0)

Lưu ý

dx 2

+

+

ax

x

k-

bx

c

(

)

Đặt x – k = 1/u sẽ đưa về dạng

(cid:0)

2

du +

+ b u c

a u '

'

'

(cid:0)

Ví dụ

2

3

2

=

+

+

=

+

+

I

x

x

dx

dx

4

5)

2)

� x ( �

3 � 1 �

� (

2

3

=

+

I

du

u (

1)

Đặt u = tant

2

3

=

+

I

t

(tan

1)

(cid:0)

t

dt 2 cos

=

=

3

(cid:0)

dv v

dt = � � 5 t cos

tdt cos 2 t (1 sin )

� (1

2 3 )

- -

TÍCH PHÂN TREBUSEV

n

+

m,n, p là các sô hữu tỷ

m x ax (

p b dx )

TH 1: p là số nguyên : Đặt x = tk,

k là BSCNN mẫu số của m, n.

Đặt axn +b = tk , k là

TH 2: là số nguyên:

1+m n

mẫu số của p

m

+

Đặt bx(cid:0) n +a = tk , k

p TH 2: là số nguyên:

1+ n

là mẫu số của p

(cid:0)

VÍ DỤ

2

= - = m = n = - p 1, 1, I (cid:0)

3 (

2 3 dx + x x 1)

3

+ 1 = x t � 0 + = 1

2

m n

3

2

t 3 = I dt (cid:0)

- t ( t 1)

dt = = - 3

� t (

- - + t ( 2) � � + + 2 t t t 1 dt + + 2 t t 1)( dt 1 1)

Ví dụ

= - m = n = - p 4, 2,

2

4

= I (cid:0)

dx + + - + x x 1 1

+ = p � 2

Đặt x­2 +1 = t2 (cid:0)

­2x­3dx = 2tdt

m n 1 2 4 1 1 - = - 2 2

2

-

2

3 2 x x

= - I dt (cid:0) 1) = = - dx 2 2 dt 1) x 1 t t 2 ( � t � 2 ( t + 2

x

TÍCH PHÂN HÀM LƯỢNG GIÁC

m

n

I

x

sin

cos

x dx

= (cid:0)

k

n

2

* m =2k + 1

m

k

2

* n =2k + 1

= - I x sin cos x (cos ) x d (cid:0)

=

x

x sin cos

x sin 2 ,

I x sin cos x (sin ) x d = (cid:0)

x

x

2

2

=

=

x

x

sin

, cos

* m, n chẵn: dùng công thức hạ bậc 1 2 1 cos 2 2

+ 1 cos 2 2

-

TÍCH PHÂN HÀM LƯỢNG GIÁC

Thay x bởi –x, biểu thức dưới dấu tp không đổi

x

=� t

cos

R x dx x (cos ,sin ) (cid:0)

x sin

Thay x bởi (cid:0) –x, biểu thức dưới dấu tp không đổi =� t Thay x bởi (cid:0) +x, biểu thức dưới dấu tp không đổi =� t

Tổng quát:

x tan

t =� tan

x 2

VÍ DỤ

3

4

2

4

= -

I

x

x

sin

cos

x dx

= (cid:0)

(1 cos

)cos

x (cos )

x d

4

6

= -

- (cid:0)

x

(cos

cos

x (cos )

x d )

5

7

- (cid:0)

= - x + x + C

cos 5 cos 7

3

I = (cid:0)

x dx x cos sin

3

2

= I dx (cid:0)

Thay x bởi (cid:0) ­ x trong biểu thức dưới dấu tp

cos + x x x 2sin cos

- x - d x p ( )

3

- - x p 3 cos ( ) + p x ) 2sin( p 2 cos ( )

-

2

= - dx ( )

3

cos + x x x 2sin cos

2

= dx

cos + x x x 2sin cos

3

Đặt x = sint

2

= I dx (cid:0)

2

cos + x x x 2sin cos

-

2

= (cid:0)

2

- x )cos + x (1 sin 1 sin x dx   x 2sin

-

= dt (cid:0)

t + 2 - 1 t 1 t 2

= (cid:0)

- t 2 + 2 t 1 t 2 � -� 1 � � dt � �

2

= I (cid:0) + x x dx + sin 2 cos

t =

tan

2

= = dt dx dt � � + (1 tan dx )

x 2

2 + t 1 2 x 2 1

2

= = I

� + 2 t

2

2

- dt 2 + 2 t 1 dt + t 2 3 + + 2

� t 2 + t

+ t t 1 1 1 1

Một dạng đặc biệt của tp hàm lượng giác

dx

+ +

+ x b + x b

x x

c c

a sin a 'sin

cos 'cos

'

Biểu diễn

TỬ SỐ = A(cid:0)

(MẪU SỐ)

(đạo hàm mẫu số) + B(cid:0) +C

Tìm A, B, C bằng đồng nhất thức.

(cid:0)

Ví dụ

+ -

= I dx (cid:0) - x x x + x sin sin 2cos 2cos 3 3

+ - x

- - x sin = A 2cos x B x C (sin 3 + x 2cos + 3)' (sin + x 2cos + 3)

+ - x �

- x sin = A 2cos + x x + x C 3 + x B 2sin ) (cos (sin 2cos + 3)

= = - � A = - C , , B

4 5 3 5 6 5

-

= - - I x

d � - - x 4 5 x (sin x sin + x 2cos + x 2cos 3) 3 5 3 6 � 5 sin dx + x 2cos 3

x

+ x

ln sin

2cos

3

t =

tan

4 5

x 2

-