\(\int\limits^{+\infty}_0x^ne^{-x}dx_{ }\),( n \(\in\)N+).
tính tích phân trên
Áp dụng phương pháp tính tích phân, hãy tính các tích phân sau :
a) \(\int\limits^{\dfrac{\pi}{2}}_0x\cos2xdx\)
b) \(\int\limits^{\ln2}_0xe^{-2x}dx\)
c) \(\int\limits^1_0\ln\left(2x+1\right)dx\)
d) \(\int\limits^3_2\left|\ln\left(x-1\right)-\ln\left(x+1\right)\right|dx\)
e) \(\int\limits^2_{\dfrac{1}{2}}\left(1+x-\dfrac{1}{x}\right)e^{x+\dfrac{1}{x}}dx\)
g) \(\int\limits^{\dfrac{\pi}{2}}_0x\cos x\sin^2xdx\)
h) \(\int\limits^1_0\dfrac{xe^x}{\left(1+x\right)^2}dx\)
i) \(\int\limits^e_1\dfrac{1+x\ln x}{x}e^xdx\)
Tính tích phân :
\(I=\int\limits^{\pi}_0x\left(x-\sin x\right)dx\)
\(I=\int\limits^{\pi}_0\left(x^2-x\sin x\right)dx=\frac{x^3}{3}|^{\pi}_0-\int^{\pi}_0x\sin xdx=\frac{\pi^3}{3}-\int\limits^{\pi}_0x\sin xdx\)
Tính \(I_1=\int\limits^{\pi}_0x\sin xdx\)
Đặt \(\begin{cases}u=x\\dv=\sin xdx\end{cases}\)\(\Rightarrow\begin{cases}du=dx\\v=-\cos x\end{cases}\)
\(\Rightarrow I_1=-x\cos x|^{\pi}_0+\int\limits^{\pi}_0\cos xdx=\pi+\sin x|^{\pi}_0=\pi\)
\(\Rightarrow I=\frac{\pi^3}{3}-\pi\)
Xét sự hội tụ của tích phân suy rộng sau:
I =\(\int\limits^{+\infty}_0\dfrac{x+1}{\left(x^2+1\right)\sqrt{x^3+1}}dx\)
Ta có:
\(I=\int\limits^1_0\dfrac{x+1}{\left(x^2+1\right)\sqrt{x^3+1}}dx+\int\limits^{+\infty}_1\dfrac{x+1}{\left(x^2+1\right)\sqrt{x^3+1}}dx=I_1+I_2\)
Do hàm \(f\left(x\right)=\dfrac{x+1}{\left(x^2+1\right)\sqrt{x^3+1}}\) liên tục và xác định trên \(\left[0;1\right]\) nên \(I_1\) là 1 tích phân xác định hay \(I_1\) hội tụ
Xét \(I_2\) , ta có \(f\left(x\right)=\dfrac{x+1}{\left(x^2+1\right)\sqrt{x^3+1}}>0\) với mọi \(x\ge1\)
Đặt \(g\left(x\right)=\dfrac{1}{x^2\sqrt{x}}\)
\(\lim\limits_{x\rightarrow+\infty}\dfrac{f\left(x\right)}{g\left(x\right)}=\dfrac{\left(x+1\right)x^2\sqrt{x}}{\left(x^2+1\right)\sqrt{x^3+1}}=1\) (1)
\(\int\limits^{+\infty}_1g\left(x\right)dx=\int\limits^{+\infty}_1\dfrac{1}{x^2\sqrt{x}}dx\) hội tụ do \(\alpha=\dfrac{5}{2}>1\) (2)
(1);(2) \(\Rightarrow I_2\) hội tụ
\(\Rightarrow I\) hội tụ
Cho hàm số f(x) liên tục trên R và \(\int\limits^6_2f\left(x\right)dx=6\). Tính tích phân I = \(\int\limits^2_0f\left(2x+2\right)dx\)
Đặt \(2x+2=u\Rightarrow2xdx=du\Rightarrow dx=\dfrac{1}{2}du\)
\(\left\{{}\begin{matrix}x=0\Rightarrow u=2\\x=2\Rightarrow u=6\end{matrix}\right.\)
\(\Rightarrow I=\int\limits^6_2f\left(u\right).\dfrac{1}{2}du=\dfrac{1}{2}\int\limits^6_2f\left(u\right)du=\dfrac{1}{2}\int\limits^6_2f\left(x\right)dx=\dfrac{1}{2}.6=3\)
Khảo sát sự hội tụ phân kỳ của tích phân suy rộng
\(\int\limits^{\infty}_0\dfrac{\ln\left(\sqrt[3]{1+\dfrac{3}{4}x^{200}}\right)}{x^2}dx\)
Tính các tích phân sau
1.I=\(\int\limits^{\frac{\Pi}{4}}_0\) (x+1)sin2xdx
2.I=\(\int\limits^2_1\frac{x^2+3x+1}{x^2+x}dx\)
3.I=\(\int\limits^2_1\frac{x^2-1}{x^2}lnxdx\)
4. I=\(\int\limits^1_0x\sqrt{2-x^2}dx\)
5.I=\(\int\limits^1_0\frac{\left(x+1\right)^2}{x^2+1}dx\)
6. I=\(\int\limits^5_1\frac{dx}{1+\sqrt{2x-1}}\)
7. I=\(\int\limits^3_1\frac{1+ln\left(x+1\right)}{x^2}dx\)
8.I=\(\int\limits^1_0\frac{x^3}{x^4+3x^2+2}dx\)
9. I=\(\int\limits^{\frac{\Pi}{4}}_0x\left(1+sin2x\right)dx\)
10. I=\(\int\limits^3_0\frac{x}{\sqrt{x+1}}dx\)
Cho h/s f(x) liên tục và x/đ trên [-1 ; \(+\infty\)] và t/m : \(f\left(x+1\right)+3f\left(3x+2\right)-4f\left(4x+1\right)-f\left(2^x\right)=\dfrac{3}{\sqrt{x+1}+\sqrt{x+2}}\forall x\in\left[-1;+\infty\right]\)
Tính \(\int\limits^2_1\dfrac{f\left(x\right)}{x}dx\) = ?
Từ GT ta lấy tích phân 2 vế cận từ 0 đến 1 ; sẽ được :
\(\int\limits^1_0f\left(x+1\right)dx+\int\limits^1_03f\left(3x+2\right)dx-\int\limits^1_04f\left(4x+1\right)dx-\int\limits^1_0f\left(2^x\right)dx=\int\limits^1_0\dfrac{3dx}{\sqrt{x+1}+\sqrt{x+2}}\left(1\right)\)
\(\int\limits^1_0\dfrac{3dx}{\sqrt{x+1}+\sqrt{x+2}}=\int\limits^1_03\left(\sqrt{x+2}-\sqrt{x+1}\right)dx\) =
\(2\left[\left(x+2\right)\sqrt{x+2}-\left(x+1\right)\sqrt{x+1}\right]\dfrac{1}{0}\) = \(2+6\sqrt{3}-8\sqrt{2}\left(2\right)\)
Dễ thấy : \(\int\limits^1_0f\left(x+1\right)dx=\int\limits^2_1f\left(t\right)dt=\int\limits^2_1f\left(x\right)dx\)
\(\int\limits^1_03f\left(3x+2\right)dx=\int\limits^5_2f\left(t\right)dt=\int\limits^5_2f\left(x\right)dx\) (3)
\(\int\limits^1_04f\left(4x+1\right)=\int\limits^5_1f\left(t\right)dt=\int\limits^5_1f\left(x\right)dx\left(4\right)\)
\(\int\limits^1_0f\left(2^x\right)dx=\int\limits^2_1\dfrac{f\left(t\right)dt}{tln2}=\dfrac{1}{ln2}.\int\limits^2_1\dfrac{f\left(t\right)dt}{t}=\dfrac{1}{ln2}.\int\limits^2_1\dfrac{f\left(x\right)dx}{x}\) (5)
Thay (2) ; (3) ; (4) ; (5) vào (1) ta được :
\(\int\limits^2_1f\left(x\right)dx+\int\limits^5_2f\left(x\right)dx-\int\limits^5_1f\left(x\right)dx-\dfrac{1}{ln2}.\int\limits^2_1\dfrac{f\left(x\right)dx}{x}=2+6\sqrt{3}-8\sqrt{2}\)
\(\Leftrightarrow\int\limits^2_1\dfrac{f\left(x\right)dx}{x}=\left(2+6\sqrt{3}-8\sqrt{2}\right)ln2\)
Hãy chỉ ra các kết quả đúng trong các kết quả sau :
a) \(\int\limits^1_0x^n\left(1-x\right)^mdx=\int\limits^1_0x^m\left(1-x\right)^ndx;m,n\in\mathbb{N}^{\circledast}\)
b) \(\int\limits^1_{-1}\dfrac{t^2}{e^t+1}dx=\int\limits^1_0t^2dt\)
c) \(\int\limits^1_0\sin^3x\cos xdx=\int\limits^1_0t^3dt\)
Tính các tích phân sau bằng phương pháp tính tích phân từng phần :
a) \(\int\limits^{e^4}_1\sqrt{x}\ln xdx\)
b) \(\int\limits^{\dfrac{\pi}{2}}_{\dfrac{\pi}{6}}\dfrac{xdx}{\sin^2x}\)
c) \(\int\limits^{\pi}_0\left(\pi-x\right)\sin xdx\)
d) \(\int\limits^0_{-1}\left(2x+3\right)e^{-x}dx\)