Giải bài 3.7 trang 164 - SBT Đại số và Giải tích lớp 12

Bằng cách biến đổi các hàm số lượng giác, hãy tính:

a) \(\int{\sin}^{4}dx\)

b) \(\int{\dfrac{1}{{{\sin }^{3}}x}dx}\)

c) \(\int{\sin ^3{x}\cos ^4{x}dx}\)

d) \(\int{\sin ^4{x}\cos ^4{x}dx}\)

Lời giải:

a)Ta có:

 \(\begin{align} & {{\sin }^{4}}x={{\left( \frac{1-\cos 2x}{2} \right)}^{2}}=\frac{1}{4}\left( 1-2\cos 2x+{{\cos }^{2}}2x \right) \\ & \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,=\frac{1}{4}\left( 1-2\cos 2x+\frac{1+\cos 4x}{2} \right) \\ & \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,=\frac{1}{4}\left( \frac{3}{2}-2\cos 2x+\frac{\cos 4x}{2} \right) \\ \end{align} \)

Suy ra: 

\(\begin{align} & \int{{{\sin }^{4}}xdx=}\frac{1}{4}\int{\left( \frac{3}{2}-2\cos 2x+\frac{\cos 4x}{2} \right)}dx \\ & \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,=\frac{1}{4}\int{\frac{3}{2}dx-\frac{1}{2}\int{\cos 2xdx+\frac{1}{8}\int{\cos 4xdx}}} \\ & \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,=\frac{3}{8}x-\frac{1}{4}\sin 2x+\frac{1}{32}\sin 4x+C \\ \end{align} \)

b) \(I=\int{\dfrac{1}{{{\sin }^{3}}x}dx=\int{\dfrac{\sin x}{{{\sin }^{4}}x}dx=\int{\dfrac{\sin x}{{{\left( 1-{{\cos }^{2}}x \right)}^{2}}}}}}dx\)

Đặt \(u=\cos x\Rightarrow du=-\sin xdx\). Suy ra: \(I=-\int \dfrac{du}{(1-u^2)^2}\)

Ta có: 

\(\begin{align} & \frac{2}{1-{{u}^{2}}}=\frac{1}{1-u}+\frac{1}{1+u} \\ & \Rightarrow \frac{4}{(1-{{u}^{2}})^2}={{\left( \frac{1}{1-u}+\frac{1}{1+u} \right)}^{2}}=\frac{1}{{{\left( 1-u \right)}^{2}}}+\frac{2}{\left( 1-u \right)\left( 1+u \right)}+\frac{1}{{{\left( 1+u \right)}^{2}}} \\ & \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,=\frac{1}{{{\left( 1-u \right)}^{2}}}+\frac{1}{{{\left( 1+u \right)}^{2}}}+\frac{1}{1-u}+\frac{1}{1+u} \\ \end{align} \)

Do đó: 

\(\begin{align} & I=-\frac{1}{4}\int{\left[ \frac{1}{{{\left( 1-u \right)}^{2}}}+\frac{1}{{{\left( 1+u \right)}^{2}}}+\frac{1}{1-u}+\frac{1}{1+u} \right]}du \\ & =-\frac{1}{4}\int{\frac{du}{{{\left( u-1 \right)}^{2}}}}-\frac{1}{4}\int{\frac{du}{{{\left( 1+u \right)}^{2}}}}-\frac{1}{4}\int{\frac{du}{1-u}}-\frac{1}{4}\int{\frac{du}{1+u}} \\ & =\frac{1}{4}.\frac{1}{u-1}+\frac{1}{4}.\frac{1}{u+1}+\frac{1}{4}.\ln \left| 1-u \right|-\frac{1}{4}\ln \left| 1+u \right|+C \\ & =\frac{1}{4}.\frac{2u}{{{u}^{2}}-1}+\frac{1}{4}.\ln \left| \frac{1-u}{1+u} \right|+C \\ & =-\frac{\cos x}{2{{\sin }^{2}}x}+\frac{1}{4}.\ln \left| \frac{1-\cos x}{1+\cos x} \right|+C \\ & =\frac{-\cos x}{2{{\sin }^{2}}x}+\frac{1}{2}\ln \left| \tan \frac{x}{2} \right|+C \\ \end{align} \)

c) \(J=\int{\sin ^3{x}\cos ^4{x}dx}=\int (1-\cos^2x)\cos^4x \sin x dx\)

Đặt \(u=\cos x\Rightarrow du=-\sin{x}dx\)

Ta có: 

\(\begin{align} & J=-\int{\left( 1-{{u}^{2}} \right){{u}^{4}}du=-\int{\left( {{u}^{4}}-{{u}^{6}} \right)du}} \\ & \,\,\,=-\frac{1}{5}{{u}^{5}}+\frac{1}{7}{{u}^{7}}+C \\ & \,\,\,=-\frac{1}{5}{{\cos }^{5}}x+\frac{1}{7}{{\cos }^{7}}x+C \\ \end{align} \)

d)

 \(\begin{align} & {{\sin }^{4}}x{{\cos }^{4}}x={{\left( \sin x\cos x \right)}^{4}}={{\left( \frac{1}{2}\sin 2x \right)}^{4}} \\ & \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,=\frac{1}{16}{{\left( \frac{1-\cos 4x}{2} \right)}^{2}} \\ & \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,=\frac{1}{64}\left( 1-2\cos 4x+{{\cos }^{2}}4x \right) \\ & \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,=\frac{1}{64}\left( \frac{3}{2}-2\cos 4x+\frac{1}{2}\cos 8x \right) \\ \end{align} \)

Ta có:

 \(\begin{align} &\int{\sin ^4{x}\cos ^4{x}dx}=\frac{1}{64}\int{\left( \frac{3}{2}-2\cos 4x+\frac{1}{2}\cos 8x \right)dx} \\ & \,\,\,=\frac{1}{64}\left( \frac{3}{2}x-\frac{1}{2}\sin 4x+\frac{1}{16}\sin 8x \right)+C \\ \end{align} \)

 

Tham khảo lời giải các bài tập Bài 1: Nguyên hàm khác Giải bài 3.1 trang 163 - SBT Đại số và Giải tích lớp 12 Kiểm tra xem hàm số nào... Giải bài 3.2 trang 163 - SBT Đại số và Giải tích lớp 12 Chứng minh rằng các hàm... Giải bài 3.3 trang 164 - SBT Đại số và Giải tích lớp 12 Tìm nguyên hàm của các... Giải bài 3.4 trang 164 - SBT Đại số và Giải tích lớp 12 Tính các nguyên hàm sau... Giải bài 3.5 trang 164 - SBT Đại số và Giải tích lớp 12 Áp dụng phương pháp... Giải bài 3.6 trang 164 - SBT Đại số và Giải tích lớp 12 Tính các nguyên hàm... Giải bài 3.7 trang 164 - SBT Đại số và Giải tích lớp 12 Bằng cách biến đổi... Giải bài 3.8 trang 165 - SBT Đại số và Giải tích lớp 12 Trong các hàm số dưới... Giải bài 3.9 trang 165 - SBT Đại số và Giải tích lớp 12 Tính các nguyên hàm sau... Giải bài 3.10 trang 165 - SBT Đại số và Giải tích lớp 12 Cho \(F'(x)=f(x), C\)... Giải bài 3.11 trang 165 - SBT Đại số và Giải tích lớp 12 Hãy chỉ ra kết quả sai... Giải bài 3.12 trang 165 - SBT Đại số và Giải tích lớp 12 \(\int... Giải bài 3.13 trang 166 - SBT Đại số và Giải tích lớp 12 \(\int (x+1) \sin x... Giải bài 3.14 trang 166 - SBT Đại số và Giải tích lớp 12 \(\int... Giải bài 3.15 trang 166 - SBT Đại số và Giải tích lớp 12 \(\int x\,\...
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 1: Nguyên hàm
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