intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Bài giảng Toán cao cấp C1: Chương 3 - Phạm Trung Hiếu

Chia sẻ: Nguoibakhong04 Nguoibakhong04 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:12

63
lượt xem
4
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Toán cao cấp C1 - Chương 3: Tích phân cung cấp cho người học các kiến thức về tích phân bất định, tích phân xác định, tích phân suy rộng, ứng dụng của tích phân trong kinh tế. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Toán cao cấp C1: Chương 3 - Phạm Trung Hiếu

02/11/2017<br /> <br /> Chương 3:<br /> Tích phân<br /> GV. Phan Trung Hiếu<br /> <br /> §1. Tích phân bất định<br /> <br /> §1. Tích phân bất định<br /> §2. Tích phân xác định<br /> §3. Tích phân suy rộng<br /> LOG<br /> §4. Ứng dụng của tích phân trong kinh tế<br /> O<br /> 2<br /> <br /> I. Nguyên hàm:<br /> Định nghĩa 1.1. Cho hàm số f xác định trên<br /> khoảng D.<br /> Hàm số F được gọi là nguyên hàm của f trên D<br />  F ( x )  f ( x ), x  D.<br /> Ví dụ 1.1:<br /> <br /> Định lý 1.2. Với C là một hằng số tùy ý, nếu<br /> F(x) là một nguyên hàm của f(x) trên D thì<br /> F(x) + C cũng là một nguyên hàm của f(x) trên<br /> D. Ngược lại, mọi nguyên hàm của f(x) trên D<br /> đều có dạng F(x) + C.<br /> <br />  x2 là nguyên hàm của 2x, vì ( x 2 )  2 x.<br />  x2 + 3 là nguyên hàm của 2x, vì ( x 2  3)  2 x.<br />  x2 + C (C là một hằng số) là nguyên hàm của<br /> 2x, vì ( x 2  C )  2 x.<br /> 3<br /> <br /> II. Tích phân bất định:<br /> Định nghĩa 2.1. Tích phân bất định của hàm<br /> số f trên D là biểu thức diễn tả tổng quát của tất<br /> cả các nguyên hàm của f trên D.<br /> Tích phân bất định của f được ký hiệu là<br /> <br /> 4<br /> <br /> Như vậy, nguyên hàm và tích phân bất định là 2<br /> thuật ngữ chỉ cùng một nội dung, ta có<br /> <br />  f ( x)dx  F ( x)  C  F ( x)  f ( x)<br /> Ví dụ 2.1.  2x dx  x 2  C vì ( x 2 )  2 x.<br /> <br />  f ( x )dx ,<br /> trong đó<br /> <br />  : dấu tích phân.<br /> x : biến lấy tích phân.<br /> f ( x ) : hàm lấy tích phân.<br /> f ( x )dx : biểu thức dưới dấu tích phân.<br /> 5<br /> <br /> 6<br /> <br /> 1<br /> <br /> 02/11/2017<br /> <br /> III. Tính chất:<br /> <br /> IV. Bảng tích phân cơ bản:<br /> <br />   k . f ( x )dx  k  f ( x )dx với k là hằng số.<br />    f ( x )  g( x )  dx   f ( x )dx   g( x )dx.<br /> <br /> <br /> Xem Bảng 3.<br /> <br />   f ( x )dx  f ( x )  C .<br /> <br /> <br />   f ( x )dx   f ( x).<br /> 7<br /> <br /> 8<br /> <br /> I. Công thức Newton-Leibniz:<br /> <br /> §2. Tích phân xác định<br /> <br /> Định lý 1.1 (Công thức Newton-Leibniz).<br /> Nếu hàm số f(x) liên tục trên [a,b] và F(x) là<br /> một nguyên hàm của f(x) trên [a,b] thì tích<br /> phân xác định của f từ a đến b là<br /> b<br /> <br />  f ( x)dx  F ( x)<br /> <br /> b<br /> a<br /> <br />  F (b)  F (a )<br /> <br /> a<br /> <br /> 9<br /> <br /> 10<br /> <br /> II. Tính chất:<br /> <br /> III. Các phương pháp tính tích phân:<br /> Dạng 1: Tính tích phân bằng cách dùng các<br /> công thức tích phân cơ bản, công thức<br /> Newton-Leibniz.<br /> <br /> a<br /> <br /> <br /> <br />  f ( x)dx  0<br /> a<br /> <br /> a<br /> <br /> b<br /> <br />    f ( x )dx   f ( x )dx<br /> b<br /> a<br /> <br /> <br /> <br /> a<br /> <br /> b<br /> <br />  k. f ( x)dx  k. f ( x)dx<br /> <br /> b<br /> b<br /> <br /> với k là hằng số<br /> <br /> a<br /> <br /> b<br /> <br /> b<br /> <br />    f ( x )  g( x ) dx   f ( x )dx   g( x )dx<br /> <br /> <br /> a<br /> <br /> b<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> a<br /> <br /> a<br /> <br /> c<br /> <br /> a<br /> <br /> b<br /> <br /> f ( x )dx   f ( x )dx   f ( x )dx<br /> a<br /> <br /> với c nằm giữa a và b<br /> <br /> c<br /> <br /> Ví dụ 3.1. Tính<br /> a )  x 5dx<br /> 3<br /> <br /> dx<br /> x2<br /> 2<br /> <br /> c) <br /> <br /> 20<br /> <br /> b)   2 x  1 dx<br /> 0<br /> <br /> dx<br /> 1 2x<br /> 1<br /> <br /> d )<br /> <br /> b<br /> <br />  f ( x )  0 trên [a,b]   f ( x )dx  0.<br /> a<br /> <br /> 11<br /> <br /> 12<br /> <br /> 2<br /> <br /> 02/11/2017<br /> <br /> Dạng 2: Tính tích phân bằng cách biến đổi<br /> hàm dưới dấu tích phân, đưa về tích phân cơ<br /> bản. Các phép biến đổi hay dùng là<br /> Tíchnhân phân phối  Tổng.<br /> <br /> <br /> Các tính chất của tích phân bất định và xác<br /> định.<br /> Hằng đẳng thức.<br /> Biến đổi lượng giác.<br /> Nhân, chia lượng liên hiệp.<br /> <br /> a b a b<br />  <br /> c<br /> c c<br /> m<br /> <br />  n x m  x n ; x a .x b  x ab ;<br /> <br /> xa<br /> 1<br />  x a b ; b  x  b .<br /> xb<br /> x<br /> 13<br /> <br /> 14<br /> <br /> Ví dụ 3.2. Tính<br /> <br /> 1<br /> <br /> x<br /> 1 <br /> <br /> a)   7 x 2  <br />  dx<br /> 5 cos 2 x <br /> <br /> <br /> 2<br /> <br /> b)  ( x  1) xdx<br /> 0<br /> <br /> <br /> c) <br /> <br /> (1  e x ) 2<br /> dx<br /> e3 x<br /> <br /> 2<br /> x<br /> d )  2cos 2 dx<br /> 2<br /> 0<br /> <br /> 7<br /> <br /> f )<br /> <br /> e)  tan 2 xdx<br /> 2<br /> <br /> g) <br /> <br /> 3<br /> <br /> x 1  1 x<br /> <br /> 3<br /> <br /> 2<br /> <br /> 1  x4<br /> <br /> dx<br /> x  2  x 3<br /> <br /> h)<br /> <br /> dx<br /> <br /> x<br /> <br /> 2<br /> <br /> 1<br /> <br /> dx<br />  3x  2<br /> <br /> Dạng 3: Tính tích phân bằng phương pháp<br /> đổi biến số loại 1<br /> Ý tưởng chính: Đặt t = biểu thức thích hợp<br /> sao cho t  biểu thức còn lại trong hàm số.<br /> Nếu chưa đặt được thì ta tìm cách biến đổi<br /> hàm số.<br /> Tích phân dạng: I   f u ( x) u( x)dx<br /> B1 (đổi biến): Đặt t  u ( x)  dt  u( x)dx<br /> B2 (thay vào tích phân):<br /> I   f (t ) dt  F (t )  C  F u ( x)   C<br /> <br /> 15<br /> <br /> Tích phân dạng:<br /> <br /> b<br /> <br /> I   f u ( x) u ( x) dx<br /> a<br /> <br /> B1 (đổi biến): Đặt t  u ( x)  dt  u( x)dx<br /> a<br /> b<br /> B2 (đổi cận): x<br /> t u(a) u(b)<br /> B3 (thay vào tích phân):<br /> <br /> 16<br /> <br /> Dấu hiệu đặt thông thường:<br /> Có<br /> ax + b<br /> căn<br /> <br /> <br /> <br /> f (t ) dt<br /> <br /> u (a )<br /> <br /> t  e x  ,   const<br /> <br /> ex<br /> ln x và<br /> <br /> u (b)<br /> <br /> I<br /> <br /> Đặt<br /> t = ax + b<br /> t = căn<br /> <br /> 1<br /> x<br /> <br /> và<br /> <br /> 1<br /> x<br /> <br /> 1<br /> x2<br /> <br /> t  ln x<br /> <br /> t<br /> <br /> 1<br /> x<br /> <br /> (cận mới, biến mới).<br /> 17<br /> <br /> 18<br /> <br /> 3<br /> <br /> 02/11/2017<br /> <br /> Dấu hiệu đặt khi gặp biểu thức lượng giác:<br /> Dạng<br /> <br /> Đặt<br /> <br /> 1<br /> có tan x và<br /> cos 2 x<br /> 1<br /> có cot x và<br /> sin 2 x<br /> 1<br /> <br /> có arcsinx và<br /> có arccosx và<br /> <br /> Dạng<br /> <br /> t = tanx<br /> t = cotx<br /> t = arcsinx<br /> <br /> 1 x 2<br /> 1<br /> <br />  f (cos x)sinx dx<br /> <br /> t  cos x<br /> <br /> 20<br /> <br /> Đặt<br /> <br /> Dạng<br /> sin x   sin x<br /> Thay <br />  cos x   cos x<br /> <br /> Ví dụ 3.3. Tính<br /> <br /> Thay sin x   sin x<br /> <br /> f đổi dấu<br /> Thay cos x   cos x<br /> <br /> f đổi dấu<br /> Tổng quát<br /> <br /> t  tan x<br /> <br /> e x dx<br /> ex  1<br /> <br /> t  cos x<br /> <br /> e)<br /> <br /> d)<br /> <br /> 1<br /> <br /> x<br /> <br /> 1/2<br /> <br /> 2<br /> <br /> 1<br /> sin   dx<br /> x <br /> <br /> 4<br /> <br /> f)<br /> <br /> u ( x)  a<br /> <br /> 2<br /> <br /> t  sin x<br /> <br /> u2 ( x)  a2<br /> <br /> e tan x<br /> dx<br /> 2<br /> x<br /> <br /> g) <br /> <br /> arccos x<br /> 1 x<br /> <br /> 2<br /> <br /> 2<br /> <br /> dx<br /> <br /> h)  e 2sin x cos xdx<br /> 0<br /> <br /> x<br /> t  tan<br /> 2<br /> 22<br /> <br />    <br /> u ( x )  a sin t , t   ; <br />  2 2<br /> u ( x) <br /> <br /> x)<br /> <br />  cos<br /> 0<br /> <br /> Chú ý: Khi tính tích phân hàm chứa căn, ta<br /> ưu tiên đặt t = căn hoặc nhân liên hiệp trước.<br /> Nếu không được thì ta mới nghĩ đến đổi biến<br /> loại 2.<br /> Ví dụ 3.4. Tính<br /> 1<br /> <br /> 1<br /> <br /> b)  x 2  x 2 dx<br /> <br /> a)  x2 4  x2<br /> <br /> 0<br /> <br /> 0<br /> 2<br /> <br /> 2<br /> <br /> <br /> <br /> Đặt<br /> <br /> a  u ( x)<br /> <br /> dx<br /> <br />  x (2  ln<br /> <br /> <br /> 1<br /> <br /> Dạng 4: Tính tích phân bằng phương pháp đổi biến<br /> số loại 2<br /> Phương pháp (đổi biến):<br /> Đặt x  u(t )  dx  u(t )dt<br /> Dấu hiệu đặt thông thường:<br /> <br /> 2<br /> <br /> b)  x 3 1 x 2 dx<br /> 0<br /> <br /> c) <br /> <br /> 21<br /> <br /> 2<br /> <br /> 1<br /> <br /> a )  x (1  x )20 dx<br /> <br /> f không đổi dấu<br /> <br /> Có<br /> <br /> t = arccotx<br /> t  sin x<br /> <br /> 19<br /> <br />  f (sin x, cos x)dx<br /> <br /> t = arctanx<br /> <br />  f (sin x)cosx dx<br /> <br /> t = arccosx<br /> <br /> 1 x 2<br /> <br /> Đặt<br /> <br /> 1<br /> có arctanx và<br /> 1 x 2<br /> 1<br /> có arccotx và<br /> 1 x 2<br /> <br /> a<br />      <br /> , t   0;   <br /> ;0 <br /> sin t<br />  2  2 <br /> <br />    <br /> u ( x)  a tan t , t  <br /> ; <br />  2 2<br /> 23<br /> <br /> 24<br /> <br /> 4<br /> <br /> 02/11/2017<br /> <br /> Dạng 5: Tính tích phân hàm hữu tỉ<br /> P ( x)<br /> <br />  Q( x) dx, P(x), Q(x) là các đa thức.<br /> Phương pháp:<br /> Bậc tử  bậc mẫu: chia đa thức.<br /> Bậc tử < bậc mẫu: Thử đổi biến đặt t =<br /> một biểu thức ở mẫu. Nếu không được thì ta<br /> làm như sau<br /> <br /> n<br /> <br /> Mẫu có (ax  b) : Đặt t  ax  b.<br /> 2<br /> Mẫu là tam thức bậc hai ax  bx  c :<br /> <br /> Vô nghiệm và tích phân có dạng<br /> <br />  ax<br /> <br /> 2<br /> <br /> dx<br /> , ta<br />  bx  c<br /> <br /> biến đổi ax 2  bx  c  a 2  u 2 ( x ) , rồi đặt<br /> <br /> u ( x )  a tan t .<br /> ( px  q)dx<br /> Vô nghiệm và tích phân có dạng  2<br /> ta tìm<br /> ax  bx  c<br /> hệ số A, B sao cho<br /> <br /> px  q<br /> A.(Maâ~ u)<br /> B<br />  2<br />  2<br /> ax  bx  c ax  bx  c ax  bx  c<br /> 2<br /> <br /> 25<br /> <br /> Có nghiệm kép x0 , ta phân tích<br /> <br /> ax 2  bx  c  a ( x  x0 ) 2<br /> P( x )<br /> P( x )<br />  2<br /> <br /> .<br /> ax  bx  c a( x  x0 )2<br /> Có 2 nghiệm phân biệt x1 và x2 , ta phân tích<br /> 2<br /> <br /> ax  bx  c  a( x  x1 )( x  x2 ).<br /> <br /> 26<br /> <br /> Mẫu là đa thức bậc lớn hơn 2: Ta phân tích<br /> mẫu thành tích dạng lũy thừa của nhị thức hay<br /> lũy thừa của các tam thức vô nghiệm và tìm các<br /> hệ số như sau<br /> P( x)<br /> A<br /> B<br /> C<br /> <br /> <br /> <br /> ( x  x1 )( x  x2 )( x  x3 ) x  x1 x  x2 x  x3<br /> <br /> Tìm hệ số A, B sao cho<br /> <br /> P( x)<br /> A<br /> B<br /> C<br /> <br /> <br /> <br /> 2<br /> ( x  x1 )( x  x2 )<br /> x  x1 x  x2 ( x  x2 ) 2<br /> <br /> P( x )<br /> A<br /> B<br /> <br /> <br /> .<br /> a( x  x1 )( x  x2 ) x  x1 x  x2<br /> <br /> P( x)<br /> A<br /> Bx  C<br /> <br /> <br /> ( x  x0 )(ax 2 + bx + c ) x  x0 ax 2  bx  c<br /> trong đó ax 2  bx  c  0 vô nghiệm.<br /> <br /> 27<br /> <br /> P( x)<br /> A<br /> B<br /> Cx  D<br /> <br /> <br />  2<br /> 2<br /> 2<br /> ( x  x0 ) ( ax + bx + c ) x  x0 ( x  x0 ) ax  bx  c<br /> <br /> 28<br /> <br /> Ví dụ 3.5. Tính<br /> <br /> 2<br /> <br /> P ( x)<br /> A<br /> Bx  C<br /> Dx  E<br /> <br />  2<br />  2<br /> 2<br /> 2<br /> ( x  x0 )(ax + bx + c) x  x0 ax  bx  c (ax  bx  c)2<br /> trong đó ax 2  bx  c  0 vô nghiệm.<br /> Đặc điểm:<br /> -Mẫu là lũy thừa của nhị thức (x - x0): Tử là hằng.<br /> 2<br /> -Mẫu là lũy thừa của tam thức ax  bx  c vô nghiệm: Tử<br /> là nhị thức.<br /> Cách tìm các hệ số: Có bao nhiêu hệ số thì lần lượt cho<br /> x nhận bấy nhiêu giá trị thuộc TXĐ để lập hệ phương<br /> trình. Từ đó, ta giải tìm các hệ số.<br /> 29<br /> <br /> 1<br /> <br /> a) <br /> <br /> sin 3 x<br /> dx<br /> 2  cos x<br /> <br /> b) <br /> <br /> c) <br /> <br /> xdx<br /> (2 x  1)3<br /> <br /> d)<br /> <br /> 4x  3<br /> dx<br /> 2x  1<br /> 0<br /> 4<br /> <br /> 3<br /> <br /> 2<br /> <br /> e) <br /> <br /> ( x  1)<br /> dx<br /> x  3x 2  4 x  12<br /> <br /> g) <br /> <br /> ( x  1)dx<br /> x 2  3x  2<br /> ( x  2) 2<br /> dx<br /> x( x  1) 2<br /> <br /> 2 x 2  3 x  11<br /> dx<br /> x3  x 2  3x  5<br /> <br /> f )<br /> <br /> 3<br /> <br /> 30<br /> <br /> 5<br /> <br />
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2