Tính tích phân \(\int\limits_{1}^{\frac{\sqrt{6}+\...

B

- Hướng dẫn giải

Phương pháp giải:

+) Bậc của tử bằng bậc của mẫu $\Rightarrow$ chia tử cho mẫu.

+) Xét tích phân ${{I}_{1}}=\int\limits_{1}^{\frac{\sqrt{6}+\sqrt{2}}{2}}{\frac{{{x}^{2}}+1}{{{x}^{4}}+1}dx}=\int\limits_{1}^{\frac{\sqrt{6}+\sqrt{2}}{2}}{\frac{1+\frac{1}{{{x}^{2}}}}{{{x}^{2}}+\frac{1}{{{x}^{2}}}}dx}=\int\limits_{1}^{\frac{\sqrt{6}+\sqrt{2}}{2}}{\frac{1+\frac{1}{{{x}^{2}}}}{{{\left( x-\frac{1}{x} \right)}^{2}}+2}dx}$ , đặt $x-\frac{1}{x}=t$

Giải chi tiết:

Ta có:

$\begin{array}{l}I = \int\limits_1^{\frac{{\sqrt 6  + \sqrt 2 }}{2}} {\frac{{ - 4{x^4} + {x^2} - 3}}{{{x^4} + 1}}dx}  = \int\limits_1^{\frac{{\sqrt 6  + \sqrt 2 }}{2}} {\left( { - 4 + \frac{{{x^2} + 1}}{{{x^4} + 1}}} \right)dx}  = \int\limits_1^{\frac{{\sqrt 6  + \sqrt 2 }}{2}} { - 4dx}  + \int\limits_1^{\frac{{\sqrt 6  + \sqrt 2 }}{2}} {\frac{{{x^2} + 1}}{{{x^4} + 1}}dx} \\ = \left. { - 4x} \right|_1^{\frac{{\sqrt 6  + \sqrt 2 }}{2}} + I = 2\left( {2 - \sqrt 6  - \sqrt 2 } \right) + {I_1}\end{array}$

Xét ${I_1} = \int\limits_1^{\frac{{\sqrt 6  + \sqrt 2 }}{2}} {\frac{{{x^2} + 1}}{{{x^4} + 1}}dx}  = \int\limits_1^{\frac{{\sqrt 6  + \sqrt 2 }}{2}} {\frac{{1 + \frac{1}{{{x^2}}}}}{{{x^2} + \frac{1}{{{x^2}}}}}dx}  = \int\limits_1^{\frac{{\sqrt 6  + \sqrt 2 }}{2}} {\frac{{1 + \frac{1}{{{x^2}}}}}{{{{\left( {x - \frac{1}{x}} \right)}^2} + 2}}dx}$

Đặt $x-\frac{1}{x}=t\Leftrightarrow \left( 1+\frac{1}{{{x}^{2}}} \right)dx=dt$

Đổi cận $\left\{ \begin{array}{l}x = 1 \Rightarrow t = 0\\x = \frac{{\sqrt 6  + \sqrt 2 }}{2} \Rightarrow t = \sqrt 2 \end{array} \right.$ , khi đó ta có :${{I}_{1}}=\int\limits_{0}^{\sqrt{2}}{\frac{dt}{{{t}^{2}}+2}}$

Đặt $t=\sqrt{2}\tan u\Rightarrow dt=\sqrt{2}\left( 1+{{\tan }^{2}}u \right)du$

Đổi cận $\left\{ \begin{array}{l}t = 0 \Leftrightarrow u = 0\\t = \sqrt 2  \Rightarrow u = \frac{\pi }{4}\end{array} \right. \Rightarrow {I_1} = \int\limits_0^{\frac{\pi }{4}} {\frac{{\sqrt 2 \left( {1 + {{\tan }^2}u} \right)du}}{{2\left( {{{\tan }^2}u + 1} \right)}}}  = \left. {\frac{1}{{\sqrt 2 }}u} \right|_0^{\frac{\pi }{4}} = \frac{1}{{\sqrt 2 }}.\frac{\pi }{4} = \frac{{\pi \sqrt 2 }}{8}$

Vậy $I = 2\left( {2 - \sqrt 6  - \sqrt 2 } \right) + \frac{{\pi \sqrt 2 }}{8} = \frac{{\sqrt 2 }}{8}\left( { - 16\sqrt 3  - 16 + \pi } \right) + 4 \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}a =  - 16\\b =  - 16\\c = 1\end{array} \right.$

$\Rightarrow a+{{b}^{2}}+{{c}^{4}}=241$

Chọn B.