Bài tập Nguyên hàm hữu tỉ

Lê Hiếu Thảo

Hãy tận hưởng bộ tài liệu về bài tập nguyên hàm hữu tỉ và chăm chỉ học tập hơn nữa các bạn nhé !

menu icon

Mục lục bài viết

  • 1. Công thức cần nhớ
  • 2. Nguyên hàm hữu tỉ
  • 3. Các dạng nguyên hàm hữu tỉ thường gặp
    • 3.1. Dạng bài 1
    • 3.2. Dạng bài 2
    • 3.3. Dạng bài 3
    • 3.4. Dạng bài 4 (nâng cao)
    • 3.5. Dạng bài 5 (nâng cao)
  • 4. Bài tập củng cố
    • Bài tập
  • Đạt đến đỉnh cao tri thức cùng Examon

Với việc thành thạo bài tập về nguyên hàm hữu tỉ, sẽ là cơ hội mở ra cho bạn những cánh cửa rộng mở hơn về thế giới nguyên hàm và các bài tập nâng cao. Giúp bạn tiến bộ hơn cũng là một trong những mục tiêu của Examon.

banner

1. Công thức cần nhớ

(1). \(\int \frac{1}{x+a} d x=\ln |x+a|+C-\)

=> \(\int \frac{\mathrm{dx}}{\mathrm{ax}+\mathrm{b}}=\frac{1}{\mathrm{a}} \ln |\mathrm{ax}+\mathrm{b}|+\mathrm{C}\)

 

(2) \(\int \frac{d x}{x^{2}-a^{2}}=\frac{1}{2 a} \ln \left|\frac{x-a}{x+a}\right|+C\)

 

(3) \(\int \frac{1}{x^{2}+a^{2}} d x=\frac{1}{a} \arctan \frac{x}{a}+C\)

=> \(\int \frac{1}{\mathrm{u}^{2}+\mathrm{a}^{2}} \mathrm{du}=\frac{1}{\mathrm{a}} \arctan \frac{\mathrm{u}}{\mathrm{a}}+\mathrm{C}\)

2. Nguyên hàm hữu tỉ

Nguyên hàm dạng I = \(\int \frac{P(x) d x}{Q(x)}\)

Nếu bậc của tử số lớn hơn bậc của mẫu số ta thực hiện phép chia đa thức, ta có

\(\frac{P(x)}{Q(x)}=g(x)+\frac{P^{\prime}(x)}{Q(x)}\)

3. Các dạng nguyên hàm hữu tỉ thường gặp

3.1. Dạng bài 1

\(\mathrm{I}=\int \frac{\mathrm{P}(\mathrm{x}) \mathrm{dx}}{\mathrm{ax}+\mathrm{b}}\)

phân tích:

\(\frac{P(x)}{a x+b}=g(x)+\frac{k}{a x+b}\)

khi đó

\(I=\int g(x) d x+k \int \frac{d x}{a x+b}\)

3.2. Dạng bài 2

\(I=\int \frac{m x+n}{a x^{2}+b x+c} d x\)

Trường hợp 1:

\(\Delta=b^{2}-4 a c\gt 0\)

phân tích:

\(\frac{m x+n}{a x^{2}+b x+c}=\frac{m x+m}{a\left(x-x_{1}\right)\left(x-x_{2}\right)}=\frac{1}{a}\left(\frac{A}{x-x_{1}}+\frac{B}{x-x_{2}}\right)\)

(đồng nhất hệ số để tìm A, B)

=> \(I=\frac{1}{a}\left(A \ln \left|x-x_{1}\right|+B \ln \left|x-x_{2}\right|\right)+C\).

 

Trường hợp 2:

\(\Delta=b^{2}-4 a c=0\)

\(\frac{m x+n}{a \cdot x^{2}+b x+c}=\frac{m x+n}{a\left(x-x_{0}\right)^{2}}=\frac{m\left(x-x_{0}\right)+p}{a\left(x-x_{0}\right)^{2}}\)

\(\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{a}\left(\mathrm{x}-\mathrm{x}_{0}\right)}+\frac{\mathrm{P}}{\mathrm{a}\left(\mathrm{x}-\mathrm{x}_{0}\right)^{2}}\)

 

Trường hợp 3:

\(\Delta=\mathrm{b}^{2}-4 \mathrm{ac}\lt 0\)

phân tích:

\(\frac{m x+n}{a x^{2}+b x+c}=\frac{k(2 a x+b)}{a x^{2}+b x+c}+\frac{p}{a\left(x-x_{0}\right)^{2}+q}\)

khi đó:

\(I=\int \frac{k d\left(a x^{2}+b x+c\right)}{a x^{2}+b x+c}+\frac{p}{a} \int \frac{1}{\left(x-x_{0}\right)^{2}+n^{2}} d x\)

3.3. Dạng bài 3

\(\mathrm{I}=\int \frac{\mathrm{P}(\mathrm{x}) \mathrm{dx}}{\mathrm{Q}(\mathrm{x})}\) với \(\mathrm{Q}(\mathrm{x})=\mathrm{ax}^{3}+\mathrm{bx}^{2}+\mathrm{cx}+\mathrm{d}\)

 

Trường hợp 1

\(a x^{3}+b x^{2}+c x+d=a\left(x-x_{1}\right)\left(x-x_{2}\right)\left(x-x_{3}\right)\)

Phân tích

\(\frac{P(x)}{a x^{3}+b x^{2}+c x+d}=\frac{A}{x-x_{1}}+\frac{B}{x-x_{2}}+\frac{C}{x-x_{3}}\)

 

Trường hợp 2

\(a x^{3}+x^{2}+c x+d=a\left(x-x_{1}\right)\left(x-x_{2}\right)^{2}\)

phân tích

\(\frac{P(x)}{a x^{3}+b x^{2}+c x+d}=\frac{A}{x-x_{1}}+\frac{B x+C}{\left(x-x_{2}\right)^{2}}\)

 

Trường hợp 3

\(\mathrm{ax}^{3}+\mathrm{bx}^{2}+\mathrm{cx}+\mathrm{d}=\mathrm{a}\left(\mathrm{x}-\mathrm{x}_{1}\right)\left(\mathrm{mx}^{2}+\mathrm{nx}+\mathrm{p}\right)\) 

trong đó \(\mathrm{mx}^{2}+\mathrm{nx}+\mathrm{p}=0\) vô nghiệm

phân tích:

\(\frac{\mathrm{P}(\mathrm{x})}{\mathrm{ax}+\mathrm{bx}+\mathrm{cx}+\mathrm{d}}=\frac{\mathrm{A}}{\mathrm{x}-\mathrm{x}_{1}^{2}}+\frac{\mathrm{Bx}+\mathrm{C}}{\mathrm{m} \mathrm{x}^{2}+\mathrm{nx}+\mathrm{p}}\)

3.4. Dạng bài 4 (nâng cao)

\(\mathrm{I}=\int \frac{\mathrm{P}(\mathrm{x}) \mathrm{dx}}{\mathrm{x}^{4} \pm \mathrm{a}^{2}}\) trong đó bậc của \(\mathrm{P}(\mathrm{x})\) nhỏ hơn 4

 

Trường hợp 1: \(I=\int \frac{P(x) d x}{x^{4}+a^{2}}\)

phân tích: 

\(\frac{P(x)}{x^{4}+a^{2}}=\frac{A\left(x^{2}+a\right)+B\left(x^{2}-a\right)+C x^{3}+D x}{x^{4}+a^{2}}\)

khi đó ta có 

\(I_{1}=\int \frac{x^{2}+a}{x^{4}+a^{2}} d x=\int \frac{1+\frac{a}{x^{2}}}{x^{2}+\frac{a^{2}}{x^{2}}} d x\)

\(\int \frac{d\left(x-\frac{a}{x}\right)}{\left(x-\frac{a}{x}\right)^{2}+2 a} \rightarrow I_{1}=\int \frac{d u}{u^{2}+2 a}\)

\(I_{2}=\int \frac{x^{2}-a}{x^{4}+a^{2}} d x=\int \frac{1-\frac{a}{x^{2}}}{x^{2}+\frac{a^{2}}{x^{2}}} d x=\)

\(\int \frac{d\left(x+\frac{a}{x}\right)}{\left(x+\frac{a}{x}\right)^{2}-2 a} \rightarrow I_{2}=\int \frac{d u}{u^{2}-2 a}\)

\(I_{3}=\int \frac{x^{3} d x}{x^{4}+a^{2}}=\frac{1}{4} \int \frac{d\left(x^{4}+a^{2}\right)}{x^{4}+a^{2}}\)

=\(\frac{1}{4} \ln \left|x^{4}+a^{2}\right|+C\)

\(I_{4}=\int \frac{x d x}{x^{4}+a^{2}}=\frac{1}{2} \int \frac{d\left(x^{2}\right)}{x^{4}+a^{2}}\)

=> \(I_{4}=\frac{1}{2} \int \frac{d u}{u^{2}+a^{2}}\)

từ đó ta suy ra nguyên hàm   \(I=\int \frac{P(x) d x}{x^{4}+a^{2}}\)

3.5. Dạng bài 5 (nâng cao)

Một số nguyên hàm hữu tỷ khi Q(x) là đa thức bậc 6

\(\mathrm{I}_{1}=\int \frac{\mathrm{dx}}{\mathrm{x}^{6}-1}=\int \frac{\mathrm{dx}}{\left(\mathrm{x}^{3}-1\right)\left(\mathrm{x}^{3}+1\right)}=\frac{1}{2} \int\left(\frac{1}{\mathrm{x}^{3}-1}-\frac{1}{\mathrm{x}^{3}+1}\right)\)

 

\(\mathrm{I}_{2}=\int \frac{\mathrm{xdx}}{\mathrm{x}^{6}-1}=\frac{1}{2} \int \frac{\mathrm{dx}^{2}}{\left(\mathrm{x}^{2}\right)^{3}-1} \rightarrow \mathrm{I}_{2}=\frac{1}{2} \int \frac{\mathrm{du}}{\mathrm{u}^{3}-1}\)

 

\(I_{3}=\int \frac{x^{2} d x}{x^{6}-1}=\frac{1}{3} \int \frac{d\left(x^{3}\right)}{x^{6}-1} \rightarrow I_{3}=\frac{1}{3} \int \frac{d u}{u^{2}-1}\)

 

\(I_{4}=\int \frac{x^{3} d x}{x^{6}-1}=\frac{1}{2} \int \frac{x^{2} d\left(x^{2}\right)}{x^{6}-1} \rightarrow I_{4}=\frac{1}{2} \int \frac{u d u}{u^{3}-1}\)

 

\(I_{5}=\int \frac{x^{4} d x}{x^{6}-1}=\int \frac{\left(x^{4}+x^{2}+1\right)+\left(x^{2}-1\right)-2}{\left(x^{2}-1\right)\left(x^{4}+x^{2}+1\right)} d x\)

 

\(\int \frac{d x}{x^{2}-1}-\int \frac{d x}{x^{4}+x^{2}+1}-2 \int \frac{d x}{x^{6}-1}\)

 

với K = \(\int \frac{\mathrm{dx}}{\mathrm{x}^{4}+\mathrm{x}^{2}+1}=\frac{1}{2} \int \frac{\left(\mathrm{x}^{2}+1\right)-\left(\mathrm{x}^{2}-1\right)}{\mathrm{x}^{4}+\mathrm{x}^{2}+1} \mathrm{dx}\)

 

\(\frac{1}{2} \int \frac{x^{2}+1}{x^{4}+x^{2}+1} d x-\frac{1}{2} \int \frac{x^{2}-1}{x^{4}+x^{2}+1} d x\)

 

\(=\frac{1}{2} \int \frac{1+\frac{1}{x^{2}}}{x^{2}+1+\frac{1}{x^{2}}} d x-\frac{1}{2} \int \frac{1-\frac{1}{x^{2}}}{x^{2}+1+\frac{1}{x^{2}}} d x\)

 

\(\frac{1}{2} \int \frac{d\left(x-\frac{1}{x}\right)}{\left(x-\frac{1}{x}\right)^{2}+3}-\frac{1}{2} \int \frac{d\left(x+\frac{1}{x}\right)}{\left(x+\frac{1}{x}\right)-1}\)

 

=> K= \(\frac{1}{2} \int \frac{\mathrm{du}}{\mathrm{u}^{2}+3}-\frac{1}{2} \int \frac{\mathrm{dv}}{\mathrm{v}^{2}-1}\)

4. Bài tập củng cố

Bài tập

Tìm nguyên hàm của 

a/ \(I_{5}=\int \frac{x^{3}-x+7}{2 x+5} d x\)

b/ \(\mathrm{I}_{6}=\int \frac{3 \mathrm{x}^{3}+3 \mathrm{x}^{2}+\mathrm{x}+2}{\mathrm{x}-1} \mathrm{dx}\)

c/ \(I_{7}=\int \frac{4 x^{4}+3 x^{2}+x+2}{2 x+1} d x\)

 

giải:

a/ Chia tử số cho mẫu số ta được

\(\frac{x^{3}-x+7}{2 x+5}=\frac{1}{2} x^{2}-\frac{5}{4} x+\frac{21}{8}-\frac{\frac{49}{8}}{2 x+5}\)

khi đó

\(I_{5}=\int \frac{x^{3}-x+7}{2 x+5} d x=\int\left(\frac{1}{2} x^{2}-\frac{5}{4} x+\frac{21}{8}-\frac{\frac{49}{8}}{2 x+5}\right) d x\)

\(\int\left(\frac{1}{2} x^{2}-\frac{5}{4} x+\frac{21}{8}\right) d x-\frac{49}{8} \int \frac{d x}{2 x+5}\)

\(=\frac{1}{2} \cdot \frac{x^{3}}{3}-\frac{5}{4} \cdot \frac{x^{2}}{2}+\frac{21}{8} x-\frac{49}{16} \int \frac{d(2 x+5)}{2 x+5}\)

\(\frac{x^{3}}{6}-\frac{5 x^{2}}{8}+\frac{21 x}{8}-\frac{49}{16} \ln |2 x+5|+C\)

 

b/ ta có \(I_{6}=\int \frac{3 x^{3}+3 x^{2}+x+2}{x-1} d x\)

\(\int\left(3 x^{2}+6 x+7+\frac{9}{x-1}\right) d x\)

\(x^{3}+3 x^{2}+7 x+9 \ln |x-1|+C\)

 

c/ chia tử số cho mẫu số ta được

\(\frac{4 x^{4}+3 x^{2}+x+2}{2 x+1}=2 x^{2}-x^{2}+2 x-\frac{1}{2}+\frac{\frac{5}{2}}{2 x+1}\)

\(I_{7}=\int \frac{4 x^{4}+3 x^{2}+x+2}{2 x+1} d x=\int\left(2 x^{3}-x^{2}+2 x-\frac{1}{2}+\frac{\frac{5}{2}}{2 x+1}\right) d x\)

\(\int\left(2 x^{3}-x^{2}+2 x-\frac{1}{2}\right) d x+\frac{5}{2} \int \frac{d x}{2 x+1}\)

\(=2 \cdot \frac{x^{4}}{4}-\frac{x^{3}}{3}+x^{2}-\frac{1}{2} x+\frac{5}{4} \int \frac{d(2 x+1)}{2 x+1}\)

\(\frac{x^{4}}{2}-\frac{x^{3}}{3}+x^{2}-\frac{1}{2} x+\frac{5}{4} \ln |2 x+1|+C\)

Đạt đến đỉnh cao tri thức cùng Examon

Đã bao giờ bạn tự hỏi tại sao việc luyện đề lại quan trọng đến vậy không? Rất nhiều bạn đã mắc sai lẩm nghiêm trọng khi luyện đề: Không phải mọi bộ đề đều giống nhau. Nhiều bạn vẫn thường tìm kiếm và làm những bộ đề cũ kỹ, lỗi thời trên mạng mà không biết rằng chúng có thể không phản ánh chính xác chương trình học hay xu hướng ra đề mới nhất. 

Điều này không chỉ khiến bạn mất thời gian mà còn có thể dẫn đến những hiểu lầm về năng lực thực sự của mình.Luyện đề đúng cách là phương pháp để bạn có thể nhận diện các dạng bài tập thường gặp, nắm vững phương pháp giải quyết hiệu quả và từ đó, nâng cao kỹ năng giải đề của mình. 

Với hệ thống đề được cập nhật liên tục và chính xác, Examon sẽ giúp bạn:

- Nhận diện các dạng bài thi quan trọng

.- Luyện tập với các phương pháp làm bài tối ưu.

- Thành thạo kỹ năng giải đề, sẵn sàng cho mọi kỳ thi.

Dưới đây, Examon sẽ hướng dẫn bạn cách luyện đề hiệu quả với hệ thống để củaExamon: 

 

Hình màu vàng.png
Bộ đề ôn thi cấp tốc 30 ngày cùng Examon

 

- Bước 1: Tạo và Đăng nhập tài khoản Đầu tiên, các bạn cần có một tài khoản Examon. Chỉ với vài thao tác đăng ký nhanh chóng, bạn đã sẵn sàng cho hành trình chinh phục kiến thức!

- Bưởc 2: Tiếp theo, hãy chọn lớp học, môn học mà bạn muốn luyện và khu vực bạn đang sống để Examon cung cấp đề thi phù hợp nhất với bạn.

- Bưởc 3: Lựa chọn để thi và Bắt đầu luyện, Examon có hai chế độ: Luyện tập để bạn làm quen và Thi thử để kiểm tra năng lực. Hãy chọn một đề thi phù hợp và bắt đầu luyện!

- Bước 4: Khi làm bài, hãy tập trung và nghiêm túc như thể bạn đang ở trong phòng thi thật sự. Đây là cơ hội để rèn luyện sự tự tin và kỹ năng giải quyết vấn đề của bạn.

- Bước 5: Nhận điểm và Phân tích kết quả sau khi hoàn thành, bạn sẽ nhận được điểm số ngay lập tức cùng với lời giải chi tiết cho từng câu hỏi, giúp bạn hiểu rõ mình cần cải thiện ở đâu.

Tham khảo ngay bộ đề được biên soạn đặc biệt bám sát \(99.9 \%\) đề tham khảo kỳ thi THPT năm 2024 của Examon ngay!