Chương 3: NGUYÊN HÀM. TÍCH PHÂN VÀ ỨNG DỤNG

Note: \(\sqrt{\dfrac{1}{4x}+\dfrac{\sqrt{x}+e^x}{\sqrt{x}.e^{2x}}}=\sqrt{\dfrac{1}{4x}+\dfrac{1}{e^x.\sqrt{x}}+\dfrac{1}{e^{2x}}}=\sqrt{\left(\dfrac{1}{2\sqrt{x}}+\dfrac{1}{e^x}\right)^2}=\dfrac{1}{2\sqrt{x}}+\dfrac{1}{e^x}\)

Vấn đề bây giờ có lẽ đã quá đơn giản

\(\int\dfrac{xdx}{x^2+4x+8}=\dfrac{1}{2}\int\dfrac{2x+4}{x^2+4x+8}-2\int\dfrac{dx}{\left(x+2\right)^2+2^2}\)

\(=\dfrac{1}{2}ln\left(x^2+4x+8\right)-arctan\left(\dfrac{x+2}{2}\right)+C\)

\(I=\int x^6\sqrt[3]{9+x^2}.xdx\)

Đặt \(\sqrt[3]{9+x^2}=t\Rightarrow x^2=t^3-9\)

\(\Rightarrow2x.dx=3t^2dt\Rightarrow x.dx=\dfrac{3}{2}t^2.dt\)

\(\Rightarrow I=\int\left(t^3-9\right)^3.t.\dfrac{3}{2}.t^2dt=\dfrac{3}{2}\int t^3\left(t^3-9\right)^3dt\)

\(=\dfrac{3}{2}\int\left(t^{12}-27t^9+243t^6-729t^3\right)dt\)

\(=\dfrac{3}{2}\left(\dfrac{t^{13}}{13}-\dfrac{27t^{10}}{10}+\dfrac{243t^7}{7}-\dfrac{729t^4}{4}\right)+C\)

\(=\dfrac{3}{2}\left(\dfrac{1}{13}\sqrt[3]{\left(9+x^2\right)^{13}}-\dfrac{27}{10}.\sqrt[3]{\left(9+x^2\right)^{10}}+\dfrac{243}{7}.\sqrt[3]{\left(9+x^2\right)^7}-\dfrac{729}{4}.\sqrt[3]{\left(9+x^2\right)^4}\right)+C\)

\(=\int\left(x-4-\dfrac{4}{x-1}-\dfrac{9}{\left(x-1\right)^2}\right)dx\)

\(=\dfrac{1}{2}x^2-4x-4ln\left|x-1\right|+\dfrac{9}{x-1}+C\)

3.

\(y'=\dfrac{3m-1}{\left(x+3m\right)^2}\)

Hàm nghịch biến trên khoảng đã cho khi:

\(\left\{{}\begin{matrix}3m-1< 0\\-3m\le6\end{matrix}\right.\) \(\Rightarrow\left\{{}\begin{matrix}m< \dfrac{1}{3}\\m\ge-2\end{matrix}\right.\)

\(\Rightarrow-2\le m< \dfrac{1}{3}\Rightarrow m=\left\{-2;-1;0\right\}\)

4.

\(y'=\dfrac{3m-2}{\left(x+3m\right)^2}\)

Hàm đồng biến trên khoảng đã cho khi:

\(\left\{{}\begin{matrix}3m-2>0\\-3m\ge-6\end{matrix}\right.\) \(\Leftrightarrow\left\{{}\begin{matrix}m>\dfrac{2}{3}\\m\le2\end{matrix}\right.\)

\(\Rightarrow\dfrac{2}{3}< m\le2\Rightarrow m=\left\{1;2\right\}\)

\(\int\sqrt{4x-x^2}dx=\int\sqrt{4-\left(x-2\right)^2}dx=\int\sqrt{4-\left(x-2\right)^2}d\left(x-2\right)\)

\(=\dfrac{\left(x-2\right)\sqrt{4-\left(x-2\right)^2}}{2}+arcsin\left(\dfrac{x-2}{2}\right)+C\)

Đặt \(\sqrt{\dfrac{1+x}{x}}=t\Leftrightarrow\dfrac{1}{x}=t^2-1\Rightarrow x=\dfrac{1}{t^2-1}\Rightarrow dx=-\dfrac{2t}{\left(t^2-1\right)}dt\)

\(I=\int\limits^2_3\left(t^2-1\right).t.\left(\dfrac{-2t}{\left(t^2-1\right)^2}\right)dt=\int\limits^3_2\dfrac{2t^2}{t^2-1}dt=\int\limits^3_2\left(2+\dfrac{2}{t^2-1}\right)dt\)

\(=\left(2t+ln\left|\dfrac{t-1}{t+1}\right|\right)|^3_2=...\)

Lời giải: 

\(I=\int ^{1}_{-1}\ln (x+\sqrt{1+x^2})dx\)

Chuyển $x\to -x$ thì:

\(I=\int ^{-1}_{1}\ln (-x+\sqrt{1+x^2})d(-x)\)

\(=-\int ^{-1}_{1}\ln (-x+\sqrt{1+x^2})dx=\int ^{1}_{-1}\ln (-x+\sqrt{1+x^2})dx\)

\(2I=\int ^{1}_{-1}[\ln (x+\sqrt{1+x^2})+\ln (-x+\sqrt{1+x^2})]dx\)

\(=\int^{1}_{-1}\ln [(x^2+1)-x^2]dx=\int^{1}_{-1}\ln 1dx=\int^{1}_{-1}0dx=0\)

$\Rightarrow I=0$

\(I=\int\dfrac{\sqrt{x^2+1}}{x^2\left(x^2+1\right)}dx=\int\left(\dfrac{\sqrt{x^2+1}}{x^2}-\dfrac{1}{\sqrt{x^2+1}}\right)dx\)

\(=\int\dfrac{\sqrt{x^2+1}}{x^2}dx-\int\dfrac{1}{\sqrt{x^2+1}}dx=I_1-I_2\)

Xét  \(I_1=\int\dfrac{\sqrt{x^2+1}}{x^2}dx\)

Đặt \(\left\{{}\begin{matrix}u=\sqrt{x^2+1}\\dv=\dfrac{1}{x^2}dx\end{matrix}\right.\) \(\Rightarrow\left\{{}\begin{matrix}du=\dfrac{x}{\sqrt{x^2+1}}dx\\v=-\dfrac{1}{x}\end{matrix}\right.\)

\(\Rightarrow I_1=-\dfrac{\sqrt{x^2+1}}{x}+\int\dfrac{1}{\sqrt{x^2+1}}dx=-\dfrac{\sqrt{x^2+1}}{x}+I_2\)

\(\Rightarrow I=-\dfrac{\sqrt{x^2+1}}{x}+I_2-I_2=-\dfrac{\sqrt{x^2+1}}{x}+C\)

2.

Gọi d' là hình chiếu của d lên Oxy, M là giao điểm của d và Oxy

Khi đó với mọi đường thẳng d'' nào đó đi qua M thì đều tạo với d 1 góc lớn hơn góc giữa d và d'

Hay góc giữa (P) và Oxy nhỏ nhất là góc giữa d và d'

Điều này xảy ra khi d và d' vuông góc \(d_1\) , trong đó \(d_1\) là giao tuyến của (P) và Oxy

Tới đây thì chắc đơn giản:

- Tìm vtcp \(\overrightarrow{u_{d_1}}\) với \(d_1\) thuộc Oxy, qua M và vuông góc d

- (P) sẽ nhận \(\left[\overrightarrow{u_d};\overrightarrow{u_{d1}}\right]\) là 1 vtpt và đi qua M