Giải bài 3.18 trang 171 - SBT Đại số và Giải tích lớp 12

Áp dụng phương pháp tích phân từng phần, hãy tính các tích phân sau:

a) \(\int\limits_{0}^{\frac{\pi}{2}}{x \cos 2xdx}\)

b) \(\int\limits_{0}^{ln2}{x e^{-2x}dx}\)

c) \(\int\limits_{0}^{1}{\ln(2x+1)dx}\)

d) \(\int\limits_{2}^{3}{[\ln(x-1)-\ln(x+1)]dx}\)

e) \(\int\limits_{\frac{1}{2}}^{2}{\left(1+x-\dfrac{1}{x}\right)e^{x+\frac{1}{x}}dx}\)

g) \(\int\limits_{0}^{\frac{\pi}{2}}{x \cos x\sin ^2xdx}\)

 

Lời giải:

a) Đặt \(\left\{ \begin{aligned} & u=x \\ & dv=\cos 2xdx \\ \end{aligned} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{aligned} & du=dx \\ & v=\frac{1}{2}\sin 2x \\ \end{aligned} \right. \)

Ta có: 

\(\begin{aligned} & \int\limits_{0}^{\frac{\pi }{2}}{x\cos 2xdx}=\frac{1}{2}x\sin 2x\left| \begin{aligned} & \frac{\pi }{2} \\ & 0 \\ \end{aligned} \right.-\frac{1}{2}\int\limits_{0}^{\frac{\pi }{2}}{\sin 2xdx} \\ & \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,=0+\frac{1}{4}\cos 2x\left| \begin{aligned} & \frac{\pi }{2} \\ & 0 \\ \end{aligned} \right. \\ & \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,=+\frac{1}{4}\left( -1-1 \right) \\ & \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,=-\frac{1}{2} \\ \end{aligned} \)

b) Đặt \(\left\{ \begin{aligned} & u=x \\ & dv=e^{- 2x}dx \\ \end{aligned} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{aligned} & du=dx \\ & v=-\frac{1}{2}e^{- 2x} \\ \end{aligned} \right. \)

\(\begin{aligned} & \int\limits_{0}^{ln2}{xe^{-2x}dx}=-\frac{1}{2}xe^{-2x}\left| \begin{aligned} & ln2 \\ & 0 \\ \end{aligned} \right.+\frac{1}{2}\int\limits_{0}^{ln2}{e^{- 2x}dx} \\ & \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,=-\frac{1}{2}\left( ln2.\dfrac{1}{4} -0 \right)-\frac{1}{4}e^{- 2x}\left| \begin{aligned} & ln2 \\ & 0 \\ \end{aligned} \right. \\ & \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,=-\frac{1}{2}\left( ln2.\dfrac{1}{4} -0 \right)-\dfrac{1}{4}\left(\dfrac{1}{4}-1\right) \\ & \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,=\frac{3}{16}-\dfrac{1}{8}ln2 \\ \end{aligned} \)

c) Đặt \(\left\{ \begin{aligned} & u=\ln \left( 2x+1 \right) \\ & dv=dx \\ \end{aligned} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{aligned} & du=\frac{2dx}{2x+1} \\ & v=x \\ \end{aligned} \right. \)

ta có: 

\(\begin{aligned} & \int\limits_{0}^{1}{\ln \left( 2x+1 \right)dx}=x\ln \left( 2x+1 \right)\left| \begin{aligned} & 1 \\ & 0 \\ \end{aligned} \right.-\int\limits_{0}^{1}{\frac{2x}{2x+1}dx} \\ & \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,=\ln 3-\int\limits_{0}^{1}{\left( 1-\frac{1}{2x+1} \right)dx} \\ & \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,=\ln 3-\left[ x-\frac{1}{2}\ln \left( 2x+1 \right) \right]\left| \begin{aligned} & 1 \\ & 0 \\ \end{aligned} \right. \\ & \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,=\ln 3-\left( 1-\frac{1}{2}\ln 3 \right) \\ & \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,=\frac{3}{2}\ln 3-1 \\ \end{aligned} \)

d) Đặt \(\left\{ \begin{aligned} & u=\ln \left( x-1 \right) -\ln \left( x+1 \right)\\ & dv=dx \\ \end{aligned} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{aligned} & du=\left(\frac{1}{x-1}-\frac{1}{x+1}\right)dx \\ & v=x \\ \end{aligned} \right. \)

Ta có: 

\(\begin{aligned} & \int\limits_{2}^{3}{[\ln \left( x-1 \right) -\ln \left( x+1 \right)]dx}=[x\ln \left( x-1 \right)-xln(x+1)]\left| \begin{aligned} & 3 \\ & 2 \\ \end{aligned} \right.-\int\limits_{2}^{3}{\left(\frac{x}{x-1}-\frac{x}{x+1}\right)dx} \\ & \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,=2\ln 3-3 \ln2-\int\limits_{2}^{3}{\left( \frac{1}{x-1}+\frac{1}{x+1} \right)dx} \\ & \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,=2\ln 3-3 \ln2-\left[ \ln \left( x-1 \right) +ln(x+1)\right]\left| \begin{aligned} & 3 \\ & 2 \\ \end{aligned} \right. \\ & \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,=2\ln 3-3 \ln2-\left( 3\ln2 -\ln3 \right) \\ & \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,=3\ln 3-6\ln 2 \\ \end{aligned} \)

e) \(I=\int\limits_{\frac{1}{2}}^{2}{\left( 1+x-\dfrac{1}{x} \right){{e}^{x+\frac{1}{x}}}dx}=\int\limits_{\frac{1}{2}}^{2}{{{e}^{x+\frac{1}{x}}}dx}+\int\limits_{\frac{1}{2}}^{2}{\left( x-\dfrac{1}{x} \right){{e}^{x+\frac{1}{x}}}dx}={{I}_{1}}+{{I}_{2}}\)

Tính tích phân \(I_1\)

Đặt \(\left\{ \begin{aligned} & u={{e}^{x+\frac{1}{x}}} \\ & dv=dx \\ \end{aligned} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{aligned} & du=\left( 1-\frac{1}{{{x}^{2}}} \right){e}^{x+\frac{1}{x}} \\ & v=x \\ \end{aligned} \right. \)

Ta có: 

\(\begin{aligned} & {{I}_{1}}=x{{e}^{x+\frac{1}{x}}}\left| \begin{aligned} & 2 \\ & \frac{1}{2} \\ \end{aligned} \right.-\int\limits_{\frac{1}{2}}^{2}{x\left( 1-\frac{1}{{{x}^{2}}} \right){{e}^{x+\frac{1}{x}}}dx} \\ & \,\,\,\,\,\,=2{{e}^{\frac{5}{2}}}-\frac{1}{2}{{e}^{\frac{5}{2}}}-{{I}_{2}} \\ & \,\,\,\,\,=\frac{3}{2}{{e}^{\frac{5}{2}}}-{{I}_{2}} \\ \end{aligned} \)

Suy ra:

 \(I=\dfrac{3}{2}{{e}^{\frac{5}{2}}}\)

g) Đặt \(\left\{ \begin{aligned} & u=x \\ & dv=\cos x{{\sin }^{2}}xdx \\ \end{aligned} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{aligned} & du=dx \\ & v=\frac{1}{3}{{\sin }^{3}}x \\ \end{aligned} \right. \)

Ta có: 

\(\begin{aligned} & \int\limits_{0}^{\frac{\pi }{2}}{x\cos x{{\sin }^{2}}xdx}=\frac{1}{3}x{{\sin }^{3}}x\left| \begin{aligned} & \frac{\pi }{2} \\ & 0 \\ \end{aligned} \right.-\frac{1}{3}\int\limits_{0}^{\frac{\pi }{2}}{{{\sin }^{3}}xdx} \\ & \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,=\frac{\pi }{6}-\frac{1}{3}J \\ \end{aligned} \)

trong đó 

\(\begin{aligned} & J=\int\limits_{0}^{\frac{\pi }{2}}{{{\sin }^{3}}xdx}=\int\limits_{0}^{\frac{\pi }{2}}{\left( \frac{3}{4}\sin x-\frac{1}{4}\sin 3x \right)dx} \\ & \,\,\,=\left( -\frac{3}{4}\cos x+\frac{1}{12}\cos 3x \right)\left| \begin{aligned} & \frac{\pi }{2} \\ & 0 \\ \end{aligned} \right. \\ & \,\,\,=\frac{3}{4}-\frac{1}{12}=\frac{2}{3} \\ \end{aligned} \)

Vậy \(\int\limits_{0}^{\frac{\pi }{2}}{x\cos x{{\sin }^{2}}xdx}=\dfrac{\pi }{6}-\dfrac{2}{9}\).

 

Ghi nhớ: 

Phương pháp tích phân từng phần:

\(\int\limits_{a}^{b}{u\left( x \right)v'\left( x \right)dx}=\left[ u\left( x \right)v\left( x \right) \right]\left| \begin{align} & b \\ & a \\ \end{align} \right.-\int\limits_{a}^{b}{u'\left( x \right)v\left( x \right)dx} \)

 

Mục lục Lớp 12 theo chương Chương 1: Ứng dụng đạo hàm để khảo sát và vẽ đồ thị của hàm số - Bài tập Giải tích 12 Chương 1: Este - Lipit - Giải bài tập SGK Hóa học 12 nâng cao Chương 1: Ứng dụng đạo hàm để khảo sát và vẽ đồ thị của hàm số - Giải tích 12 Chương 1: Việt Nam từ năm 1919 đến năm 1930 - Phần 2: Lịch sử Việt Nam từ 1919 - 1920 Chương 1: Cơ chế di truyền và biến dị - Phần 5: Di truyền học Địa Lý Việt Nam - Giải bài tập SGK Địa lý 12 Chương 1: Este - Lipit - Giải bài tập SGK Hóa học 12 Chương 1: Dao động cơ - Giải bài tập SGK Vật lý 12 Chương 1: Ứng dụng của đạo hàm để khảo sát và vẽ đồ thị hàm số - Giải tích 12 (Nâng cao) Chương 1: Khối đa diện - Hình học 12 Chương 1: Sự hình thành trật tự thế giới mới sau chiến tranh thế giới thứ hai (1945-1949) - Phần 1: Lịch sử thế giới hiện đại từ năm 1945 - 2000 Chương 1: Bằng chứng và cơ chế tiến hoá - Phần 6: Tiến hoá Chương 1: Động lực học vật rắn - Giải bài tập SGK Vật lý 12 nâng cao Chương 1: Cá thể và quần thể sinh vật - Phần 7: Sinh thái học Chương 2: Hàm số lũy thừa. Hàm số mũ và hàm số logarit - Bài tập Giải tích 12 Chương 2: Cacbohiđrat - Giải bài tập SGK Hóa học 12 nâng cao Chương 2: Hàm số lũy thừa. Hàm số mũ và hàm số lôgarit - Giải tích 12 Chương 2: Việt Nam từ năm 1930 đến năm 1945 - Phần 2: Lịch sử Việt Nam từ 1919 - 1920 Địa Lý Tự Nhiên - Giải bài tập SGK Địa lý 12 Chương 2: Cacbohiđrat - Giải bài tập SGK Hóa học 12 Chương 2: Sóng cơ và sóng âm - Giải bài tập SGK Vật lý 12 Chương 2: Tính quy luật của hiện tượng di truyền - Phần 5: Di truyền học Chương 2: Hàm số lũy thừa, hàm số mũ và hàm số lôgarit - Giải tích 12 (Nâng cao) Chương 2: Liên Xô và các nước Đông Âu (1945-1991), Liên Bang Nga (1991-2000) - Phần 1: Lịch sử thế giới hiện đại từ năm 1945 - 2000 Chương 2: Mặt nón, mặt trụ, mặt cầu - Hình học 12 Chương 2: Sự phát sinh và phát triển của sự sống trên Trái Đất - Phần 6: Tiến hoá Chương 2: Quần xã sinh vật - Phần 7: Sinh thái học Chương 2: Dao động cơ - Giải bài tập SGK Vật lý 12 nâng cao Chương 3: Nguyên hàm - Tích phân và ứng dụng - Bài tập Giải tích 12 Chương 3: Amin, Amino axit và protein - Giải bài tập SGK Hóa học 12 nâng cao Chương 3: Nguyên hàm - Tích phân và ứng dụng - Giải tích 12 Chương 3: Việt Nam từ năm 1945 đến năm 1954 - Phần 2: Lịch sử Việt Nam từ 1919 - 1920 Địa Lý Dân Cư - Giải bài tập SGK Địa lý 12 Chương 3: Amin, Amino axit và protein - Giải bài tập SGK Hóa học 12 Chương 3: Dòng điện xoay chiều - Giải bài tập SGK Vật lý 12 Chương 3: Di truyền học quần thể - Phần 5: Di truyền học Chương 3: Nguyên hàm - Tích phân và ứng dụng - Giải tích 12 (Nâng cao) Chương 3: Các nước Á, Phi và Mĩ Latinh (1945-2000) - Phần 1: Lịch sử thế giới hiện đại từ năm 1945 - 2000 Chương 3: Phương pháp tọa độ trong không gian - Hình học 12 Chương 3: Hệ sinh thái, sinh quyển và bảo vệ môi trường - Phần 7: Sinh thái học Chương 3: Sóng cơ - Giải bài tập SGK Vật lý 12 nâng cao Chương 4: Số phức - Bài tập Giải tích 12 Chương 4: Polime và vật liệu polime - Giải bài tập SGK Hóa học 12 nâng cao Chương 4: Số phức - Giải tích 12 Chương 4: Việt Nam từ năm 1954 đến năm 1975 - Phần 2: Lịch sử Việt Nam từ 1919 - 1920 Địa Lý Kinh Tế - Giải bài tập SGK Địa lý 12 Chương 4: Polime và vật liệu polime - Giải bài tập SGK Hóa học 12 Chương 4: Dao động và sóng điện từ - Giải bài tập SGK Vật lý 12 Chương 4: Ứng dụng di truyền học - Phần 5: Di truyền học Chương 4: Số phức - Giải tích 12 (Nâng cao) Chương 4: Mĩ, Tây Âu, Nhật Bản (1945 - 2000) - Phần 1: Lịch sử thế giới hiện đại từ năm 1945 - 2000 Chương 4: Dao động và sóng điện từ - Giải bài tập SGK Vật lý 12 nâng cao Chương 5: Quan hệ quốc tế (1945 - 2000) - Phần 1: Lịch sử thế giới hiện đại từ năm 1945 - 2000 Chương 5: Dòng điện xoay chiều - Giải bài tập SGK Vật lý 12 nâng cao Chương 5: Đại cương về kim loại - Giải bài tập SGK Hóa học 12 nâng cao Chương 5: Việt Nam từ năm 1975 đến năm 2000 - Phần 2: Lịch sử Việt Nam từ 1919 - 1920 Địa Lý Địa Phương - Giải bài tập SGK Địa lý 12 Chương 5: Đại cương về kim loại - Giải bài tập SGK Hóa học 12 Chương 5: Sóng ánh sáng - Giải bài tập SGK Vật lý 12 Chương 5: Di truyền học người - Phần 5: Di truyền học Chương 6: Cách mạng khoa học - công nghệ và xu thế toàn cầu hóa - Phần 1: Lịch sử thế giới hiện đại từ năm 1945 - 2000 Chương 6: Sóng ánh sáng - Giải bài tập SGK Vật lý 12 nâng cao Chương 6: Kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ, nhôm - Giải bài tập SGK Hóa học 12 nâng cao Chương 6: Kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ, nhôm - Giải bài tập SGK Hóa học 12 Chương 6: Lượng tử ánh sáng - Giải bài tập SGK Vật lý 12 Chương 7: Lượng tử ánh sáng - Giải bài tập SGK Vật lý 12 nâng cao Chương 7: Crom - Sắt - Đồng - Giải bài tập SGK Hóa học 12 nâng cao Chương 7: Sắt và một số kim loại quan trọng - Giải bài tập SGK Hóa học 12 Chương 7: Hạt nhân nguyên tử - Giải bài tập SGK Vật lý 12 Chương 8: Sơ lược về Thuyết tương đối hẹp - Giải bài tập SGK Vật lý 12 nâng cao Chương 8: Phân biệt một số chất vô cơ. Chuẩn độ dung dịch - Giải bài tập SGK Hóa học 12 nâng cao Chương 8: Phân biệt một số chất vô cơ - Giải bài tập SGK Hóa học 12 Chương 8: Từ vi mô đến vĩ mô - Giải bài tập SGK Vật lý 12 Chương 9: Hạt nhân nguyên tử - Giải bài tập SGK Vật lý 12 nâng cao Chương 9: Hóa học và vấn đề phát triển kinh tế, xã hội, môi trường - Giải bài tập SGK Hóa học 12 nâng cao Chương 9: Hóa học và vấn đề phát triển kinh tế, xã hội, môi trường - Giải bài tập SGK Hóa học 12 Chương 10: Từ vi mô đến vĩ mô - Giải bài tập SGK Vật lý 12 nâng cao
Bài 2: Tích phân
Lớp 12
Chương 1: Ứng dụng đạo hàm để khảo sát và vẽ đồ thị của hàm số Chương 1: Este - Lipit Chương 1: Ứng dụng đạo hàm để khảo sát và vẽ đồ thị của hàm số Chương 1: Việt Nam từ năm 1919 đến năm 1930 Chương 1: Cơ chế di truyền và biến dị Địa Lý Việt Nam Chương 1: Este - Lipit Chương 1: Dao động cơ Chương 1: Ứng dụng của đạo hàm để khảo sát và vẽ đồ thị hàm số Chương 1: Khối đa diện Chương 1: Sự hình thành trật tự thế giới mới sau chiến tranh thế giới thứ hai (1945-1949) Chương 1: Bằng chứng và cơ chế tiến hoá Chương 1: Động lực học vật rắn Chương 1: Cá thể và quần thể sinh vật Chương 2: Hàm số lũy thừa. Hàm số mũ và hàm số logarit Chương 2: Cacbohiđrat Chương 2: Hàm số lũy thừa. Hàm số mũ và hàm số lôgarit Chương 2: Việt Nam từ năm 1930 đến năm 1945 Địa Lý Tự Nhiên Chương 2: Cacbohiđrat Chương 2: Sóng cơ và sóng âm Chương 2: Tính quy luật của hiện tượng di truyền Chương 2: Hàm số lũy thừa, hàm số mũ và hàm số lôgarit Chương 2: Liên Xô và các nước Đông Âu (1945-1991), Liên Bang Nga (1991-2000) Chương 2: Mặt nón, mặt trụ, mặt cầu Chương 2: Sự phát sinh và phát triển của sự sống trên Trái Đất Chương 2: Quần xã sinh vật Chương 2: Dao động cơ Chương 3: Nguyên hàm - Tích phân và ứng dụng Chương 3: Amin, Amino axit và protein Chương 3: Nguyên hàm - Tích phân và ứng dụng Chương 3: Việt Nam từ năm 1945 đến năm 1954 Địa Lý Dân Cư Chương 3: Amin, Amino axit và protein Chương 3: Dòng điện xoay chiều Chương 3: Di truyền học quần thể Chương 3: Nguyên hàm - Tích phân và ứng dụng Chương 3: Các nước Á, Phi và Mĩ Latinh (1945-2000) Chương 3: Phương pháp tọa độ trong không gian Chương 3: Hệ sinh thái, sinh quyển và bảo vệ môi trường Chương 3: Sóng cơ Chương 4: Số phức Chương 4: Polime và vật liệu polime Chương 4: Số phức Chương 4: Việt Nam từ năm 1954 đến năm 1975 Địa Lý Kinh Tế Chương 4: Polime và vật liệu polime Chương 4: Dao động và sóng điện từ Chương 4: Ứng dụng di truyền học Chương 4: Số phức Chương 4: Mĩ, Tây Âu, Nhật Bản (1945 - 2000) Chương 4: Dao động và sóng điện từ Chương 5: Quan hệ quốc tế (1945 - 2000) Chương 5: Dòng điện xoay chiều Chương 5: Đại cương về kim loại Chương 5: Việt Nam từ năm 1975 đến năm 2000 Địa Lý Địa Phương Chương 5: Đại cương về kim loại Chương 5: Sóng ánh sáng Chương 5: Di truyền học người Chương 6: Cách mạng khoa học - công nghệ và xu thế toàn cầu hóa Chương 6: Sóng ánh sáng Chương 6: Kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ, nhôm Chương 6: Kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ, nhôm Chương 6: Lượng tử ánh sáng Chương 7: Lượng tử ánh sáng Chương 7: Crom - Sắt - Đồng Chương 7: Sắt và một số kim loại quan trọng Chương 7: Hạt nhân nguyên tử Chương 8: Sơ lược về Thuyết tương đối hẹp Chương 8: Phân biệt một số chất vô cơ. Chuẩn độ dung dịch Chương 8: Phân biệt một số chất vô cơ Chương 8: Từ vi mô đến vĩ mô Chương 9: Hạt nhân nguyên tử Chương 9: Hóa học và vấn đề phát triển kinh tế, xã hội, môi trường Chương 9: Hóa học và vấn đề phát triển kinh tế, xã hội, môi trường Chương 10: Từ vi mô đến vĩ mô
+ Mở rộng xem đầy đủ