Bài 2 trang 100,101 SGK Giải tích 12

Đề bài

Tìm nguyên hàm của các hàm số sau?

a) \(f(x) = \frac{x+\sqrt{x}+1}{^{\sqrt[3]{x}}}\) ;               b) \( f(x)=\frac{2^{x}-1}{e^{x}}\)

c) \(f(x) = \frac{1}{sin^{2}x.cos^{2}x}\);              d) \(f(x) = sin5x.cos3x\)

e) \(f(x) = tan^2x\)                     g) \(f(x) = e^{3-2x}\)

h) \(f(x) =\frac{1}{(1+x)(1-2x)}\) ;

Hướng dẫn giải

+) Biến đổi các biểu thức cần tính nguyên hàm về các hàm số dạng cơ bản.

+) Sau đó sử dụng các công thức nguyên hàm cơ bản để làm bài toán: 

\(\begin{array}{l}
\int {{x^n}dx = \frac{1}{{n + 1}}{x^{n + 1}} + C;\;\;\int {\frac{1}{x}dx} = \ln \left| x \right| + C;\;\;} \\
\int {{e^x}dx = {e^x} + C;\;\;\int {\cos xdx = - \sin x + C;} } \\
\int {\sin xdx = - \cos x + C} ;\;\;\int {\frac{1}{{{{\cos }^2}x}}dx = \tan x + C;} \\
\int {\frac{1}{{{{\sin }^2}x}}dc = - \cot x + C....}
\end{array}\)

Lời giải chi tiết

a) Điều kiện \(x>0\). Thực hiện chia tử cho mẫu ta được:

\(f(x) = \frac{x+x^{\frac{1}{2}}+1}{x^{\frac{1}{3}}} \\= x^{1-\frac{1}{3}}+ x^{\frac{1}{2}-\frac{1}{3}}+ x^{-\frac{1}{3}}\\ = x^{\frac{2}{3}}+ x^{\frac{1}{6}} + x^{-\frac{1}{3}}.\)

\(\Rightarrow ∫f(x)dx = ∫(x^{\frac{2}{3}}+ x^{\frac{1}{6}} + x^{-\frac{1}{3}})dx \\= \frac{3}{5}x^{\frac{5}{3}}+ \frac{6}{7}x^{\frac{7}{6}}+\frac{3}{2}x^{\frac{2}{3}} +C.\)

\(\begin{array}{l}b)\;\;f\left( x \right) = \frac{{{2^x} - 1}}{{{e^x}}} = {\left( {\frac{2}{e}} \right)^x} - {e^{ - x}}.\\ \Rightarrow F\left( x \right) = \int {f\left( x \right)dx}  = \int {\left( {{{\left( {\frac{2}{e}} \right)}^x} - {e^{ - x}}} \right)} dx\\= \frac{{{{\left( {\frac{2}{e}} \right)}^x}}}{{\ln \left( {\frac{2}{e}} \right)}} + {e^{ - x}} + C = \frac{{{2^x}}}{{{e^x}\left( {\ln 2 - 1} \right)}} + \frac{1}{{{e^x}}} + C\\= \frac{{{2^x} + \ln 2 - 1}}{{{e^x}\left( {\ln 2 - 1} \right)}} + C.\end{array}\)

\(\begin{array}{l}c)\;\;f\left( x \right) = \frac{1}{{{{\sin }^2}x.{{\cos }^2}x}} = \frac{1}{{{{\sin }^2}x}} + \frac{1}{{{{\cos }^2}x}}.\\\Rightarrow F\left( x \right) = \int {f\left( x \right)dx = \int {\left( {\frac{1}{{{{\sin }^2}x}} + \frac{1}{{{{\cos }^2}x}}} \right)} } dx\\ =  - \cot x + \tan x + C = \frac{{\sin x}}{{\cos x}} - \frac{{\cos x}}{{\sin x}} + C\\ = \frac{{{{\sin }^2}x - {{\cos }^2}x}}{{\sin x.\cos x}} + C = \frac{{ - \cos 2x}}{{\frac{1}{2}\sin 2x}} + C =  - 2\cot2 x + C.\end{array}\)

d) Áp dụng công thức biến tích thành tổng:

 \(\begin{array}{l}f\left( x \right) = \sin 5x.\cos 3x = \frac{1}{2}\left( {\sin 8x + \sin 2x} \right).\\\Rightarrow F\left( x \right) = \int {f\left( x \right)dx}  = \int {\frac{1}{2}\left( {\sin 8x + \sin 2x} \right)dx} \\ = \frac{1}{2}\left( { - \frac{1}{8}\cos 8x - \frac{1}{2}\cos 2x} \right) + C\\ =  - \frac{1}{4}\left( {\frac{1}{4}\cos 8x + \cos 2x} \right) + C.\end{array}\)

\(\begin{array}{l}e)\;\;f\left( x \right) = {\tan ^2}x = \frac{1}{{{{\cos }^2}x}} - 1\\\Rightarrow F\left( x \right) = \int {f\left( x \right)dx}  = \int {\left( {\frac{1}{{{{\cos }^2}x}} - 1} \right)dx}\\ = \tan x - x + C.\end{array}\)

\(\begin{array}{l}g)\;\;f\left( x \right) = {e^{3 - 2x}}.\\\Rightarrow F\left( x \right) = \int {f\left( x \right)dx = } \int {{e^{3 - 2x}}dx} \\=  - \frac{1}{2}\int {{e^{3 - 2x}}\left( {3 - 2x} \right)'dx}  =  - \frac{1}{2}{e^{3 - 2x}} + C.\end{array}\)

h) Ta có : \(f\left( x \right) = \frac{1}{{\left( {1 + x} \right)\left( {1 - 2x} \right)}} = \frac{1}{{3\left( {x + 1} \right)}} + \frac{2}{{3\left( {1 - 2x} \right)}}.\)

\(\Rightarrow \int \frac{dx}{(1+x)(1-2x)}=\frac{1}{3}\int (\frac{1}{1+x}+\frac{2}{1-2x})dx \\= \frac{1}{3}(ln\left | 1+x \right |)-ln\left | 1-2x \right |)+C\\ = \frac{1}{3}ln\left | \frac{1+x}{1-2x} \right | +C.\).