Các dạng Nguyên hàm hợp và bài tập thực hành

Lê Hiếu Thảo

Nguyên hàm có nhiều họ hàng như NH lượng giác, NH cơ bản,..Trong số đó NH hàm hợp nằm trong số dạng bài khó tính nhất.

menu icon

Mục lục bài viết

  • 1. Hàm hợp lũy thừa
    • 1.1. Phương pháp
    • 1.2. VD 1
    • 1.3. VD 2
  • 2. Hàm hợp chứa căn
    • 2.1. VD 1
    • 2.2. VD 2
  • 3. Hàm hợp hàm phân thức hữu tỉ
    • 3.1. VD 1
    • 3.2. VD 2
  • 4. Hàm hợp lượng giác
    • 4.1. Công thức
    • 4.2. VD 1
    • 4.3. VD 2
  • 5. Bí quyết đạt thành tích cao trong môn Toán
  • 5. Đánh giá và gợi ý bộ đề ôn thi

Nguyên hàm hợp - một kỹ thuật hay và đặp biệt trong giải tích, được dùng để tính toán nguyên hàm của một hàm số thông qua sự thay thế biến số. Phương pháp này thường được sử dụng khi hàm số dưới dấu tích phân có dạng hợp của các hàm cơ bản, giúp đơn giản hóa việc tính toán, giải bài tập nguyên hàm. 

Sau đây Examon sẽ giúp bạn hiểu và nắm chắc cách làm dạng toán nguyên hàm hợp và chinh phục bài tập của nó nhé.

banner

1. Hàm hợp lũy thừa

1.1. Phương pháp

\(\int u^{\alpha} d u=\frac{u^{\alpha+1}}{\alpha+1}+C(\alpha \neq-1)\)

\(\int \frac{d u}{2 \sqrt{u}}=\sqrt{u}+C\)

\(\int d u=u+C\)

\(\int \frac{d u}{u}=\ln |u|+C\)

CHÚ Ý: 

Đổi vi phân \(d x=\frac{d u}{u^{\prime}}\)

1.2. VD 1

Tính nguyên hàm \(\int x\left(x^{2}+19\right)^{20} d x\)

giải:

Có : \(I=\int \underline{x}\left(x^{2}+19\right)^{20} d \underline{x}\)

\(\left\{\begin{array}{l}\left(x^{2}+19\right)^{20} \longrightarrow u^{20} \\ u=x^{2}+19 .\end{array}\right.\)

Nhận xét: \(d x=\frac{d\left(x^{2}+19\right)}{2 x}\)

\(\Leftrightarrow 2 x d x=d\left(x^{2}+19\right)\)

\(\Leftrightarrow x d x=\frac{d\left(x^{2}+19\right)}{2}\)

=> \(I=\int\left(x^{2}+19\right)^{20} \cdot(x d x)\)

\(=\int\left(x^{2}+19\right)^{20} \cdot \frac{d\left(x^{2}+19\right)}{2}\)

\(=\frac{1}{2} \int\left(x^{2}+19\right)^{20} \cdot d\left(x^{2}+19\right)\)

\(=\frac{1}{2} \cdot \frac{\left(x^{2}+19\right)^{21}}{21}+C\)

1.3. VD 2

Tính nguyên hàm \(\int 3 x\left(6-5 x^{2}\right) d x\)

giải:

Cách 1: 

\(I=\int\left(18 x-15 x^{3}\right) d x\)

\(=18 \cdot \frac{x^{2}}{2}-15 \cdot \frac{x^{4}}{4}+C\)

\(=9 x^{2}-\frac{15}{4} x^{4}+C\)

Cách 2:

\(d x=\frac{d\left(6-5 x^{2}\right)}{-10 x}\) \(\Leftrightarrow x \cdot d x=\frac{d\left(b-5 x^{2}\right)}{-20}\)

\(I=3 \cdot \int\left(6-5 x^{2}\right) \cdot x d x\)

\(=3 \cdot \int\left(6-5 x^{2}\right) \cdot \frac{d\left(6-5 x^{2}\right)}{-10}\)

\(=\frac{-3}{10} \cdot \int \frac{\left(6-5 x^{2}\right) \cdot d\left(6-5 x^{2}\right)}{u \cdot d u}\)

\(=\frac{-3}{10} \cdot \frac{\left(6-5 x^{2}\right)^{2}}{2}+C\)

 

2. Hàm hợp chứa căn

2.1. VD 1

Tính nguyên hàm \(\int x^{2} \sqrt[3]{1-x^{3}} d x\)

giải:

\(N x:\left\{\begin{array}{l}\sqrt[3]{1-x^{3}} \longrightarrow \sqrt[3]{u} \rightarrow u^{\frac{1}{3}} \\ u=1-x^{3} \rightarrow d u=-3 x^{2} . d x \rightarrow x^{2} d x=\frac{d u}{-3} .\end{array}\right.\)

\(\Rightarrow I=\int \sqrt[3]{1-x^{3}} \cdot x^{2} d x\)

\(=\frac{-1}{3} \cdot \int u^{\frac{1}{3}} d u\)

\(=-\frac{1}{3} \cdot \frac{3}{4} \cdot u^{\frac{4}{3}}+C\)

\(=-\frac{1}{4} \cdot \sqrt[3]{\left(1-x^{3}\right)^{4}}+C\)

2.2. VD 2

Tìm nguyên hàm của \(\int x \sqrt{x^{2}+4} d x\)

giải:

NX: \(\left\{\begin{array}{l}\sqrt{x^{2}+4} \rightarrow \sqrt{u} \\ u=x^{2}+4 \rightarrow d u=2 x d x \rightarrow x d x=\frac{d u}{2} .\end{array}\right.\)

\(I=\int \sqrt{x^{2}+4} \cdot x d x\)

\(=\int \sqrt{u} \cdot \frac{d u}{2}\)

\(=\frac{1}{2} \int u^{\frac{1}{2}} d u\)

\(\frac{1}{2} \cdot \frac{u^{\frac{1}{2}+1}}{\frac{1}{2}+1}+C\)

\(=\frac{1}{2} \cdot \frac{2}{3} \cdot u^{\frac{3}{2}}+C\)

\(=\frac{1}{3} \cdot\left(x^{2}+4\right)^{\frac{3}{2}}+C\)

\(=\frac{1}{3} \cdot \sqrt{\left(x^{2}+4\right)^{3}}+C\)

3. Hàm hợp hàm phân thức hữu tỉ

3.1. VD 1

Tình nguyên hàm của \(\int \frac{x^{2} d x}{1-x^{3}}\)

giải: 

NX: \(\quad\left(1-x^{3}\right)^{\prime}=-3 x^{2}\) \(\Rightarrow d\left(1-x^{3}\right)=-\sqrt[3]{x^{2}} \cdot d x\)

\(\Rightarrow I=-\frac{1}{3} \int \frac{d\left(1-x^{3}\right)}{1-x^{3}}=-\frac{1}{3} \cdot \ln \left|1-x^{3}\right|+C\)

3.2. VD 2

Tính nguyên hàm của \(\int \frac{2 x-3}{x^{2}-3 x+2} d x\)

giải:

\(x^{2}-3 x+2=(x-1)(x-2) \longrightarrow C_{1}\)

\(\left(x^{2}-3 x+2\right)^{\prime}=2 x-3 \longrightarrow c_{2}\).

NX: \(u=x^{2}-3 x+2 \Rightarrow d u=(2 x-3) d x\)

\(\rightarrow \int \frac{d u}{u}=\ln |u|+C=\ln \left|x^{2}-3 x+2\right|+C\)

4. Hàm hợp lượng giác

4.1. Công thức

\(\int \sin u \cdot d u=-\cos u+C \quad \cdot \int \cos u \cdot d u=\sin u+C\)

 

\(\int \frac{d u}{\cos ^{2} u}=\tan u+C \quad \cdot \int \frac{d u}{\sin ^{2} u}=-\cot u+C\)

4.2. VD 1

Tính nguyên hàm \(\int \sin (2 x+1) d x\)

giải:

NX : \(d x=\frac{d(2 x+1)}{2}\)

\(\Rightarrow I=\int \sin (2 x+1) \cdot \frac{d(2 x+1)}{2}\)

\(=\frac{1}{2} \int \sin (2 x+1) \cdot d(2 x+1\)

4.3. VD 2

Tính nguyên hàm \(\int \frac{\sin (\ln x)}{x} d x\)

giải:

\(d(\ln x)=\frac{1}{x} \cdot d x\)

\(\Rightarrow I=\int \sin (\ln x) \cdot d(\ln x)\)

\(=-\cos (\ln x)+C\)

5. Bí quyết đạt thành tích cao trong môn Toán

Luôn tóm tắt đề bài trước khi giải

Tóm tắt đề bài giúp bạn dễ dàng nhận biết được dữ liệu đề cung cấp, tiết kiệm thời gian và tránh bỏ sót dữ liệu cần thiết cho việc giải bài. Ngoài việc giải bài đúng thì việc trình bày cẩn thận, tỉ mỉ còn giúp các em có những điểm số trọn vẹn

 

Đừng ngần ngại tìm các hướng đi mới

Nếu khi làm bài mà bạn bế tắc vì không tìm được hướng đi. Hãy thử với nhiều cách và nhiều phương pháp nhé, nó vừa giúp bạn có thêm kỹ năng kinh nghiệm khi làm bài mà nó còn giúp bạn tìm được hướng giải phù hợp

 

Tự rút ra bài học cho riêng mình

Mỗi khi hoàn thành bài tập, các bạn hãy làm một việc cuối cùng là xem xét cái bài tập mình vừa giải xem phương pháp nào thích hợp, dấu hiệu nhân biết từng dạng bài. Hãy ghi chú những điều đó vào bên cạnh hoặc vào bất kì chỗ nào bạn cảm thấy dễ nhìn và dễ nhớ nhất. Sau mỗi chương, mỗi phần hãy ôn tập để không bị dồn bài nhé. Đó chính là cách làm khoa học và hiệu quả cho những người đam mê với toán

5. Đánh giá và gợi ý bộ đề ôn thi

Phương pháp nguyên hàm hợp là công cụ mạnh mẽ giúp ta tính nguyên hàm của các hàm số phức tạp, từ đó đưa chúng về dạng hàm số đơn giản nhằm phục vụ cho việc tính toán dễ dàng và tiện lợi hơn. 

Mong rằng qua bài viết này các bạn sẽ tiếp thu được kiến thức một cách hiệu quả hơn và tự tin hơn khi gặp dạng toán này.

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

Đi học thêm 1 lớp có 30 người nhưng chỉ học duy nhất 1 bộ giáo trình là khó cho giáo viên vì mỗi học sinh đều có 1 năng lực khác nhau có học sinh giỏi TíCH \(\mathrm{PHÂN}\) yếu VĂN HỌC như Vậy học sinh đi học thêm sẽ mất cả X2 thời gian là điều không cần thiết, thay vì mình dùng \(1 / 2\) time tiết kiệm luyện thêm 1 phần TÍCH PHÂN giúp học sinh rút ngắn thời gian luyện tập và tăng hiệu quả học.

Với nỗi băn khoăn ấy đội ngũ founder Examon đã xây dựng nên 1 sản phẩm hỗ trợ học hiệu quả và cá nhân hóa việc học đến từng năng lực học sinh, cùng với sự hỗ trợ Gia sư Al sẽ giúp hs có trải nghiệm học tức thì và cải thiện ĐIỂM SỐ nhanh \(200 \%\)

Hệ thống Examon thiết kế hỗ trợ người học với 3 tiêu chí sau:

+1: Rèn luyện khả năng tự học: Tự học luôn là yếu tố quan trọng quyết định

+2: Học kỹ năng tư duy giải bài: Hầu hết học sinh hiểu bài nhưng không cách nào diễn đạt cho bạn mình hiểu cái mình đang hiểu là do thiếu kỹ năng này

+3: Học từ lỗi sai: Nên dành nhiều thời gian để khám phá lỗi sai của chính mình chính là phương pháp học nhanh nhất, học từ cái sai của mình và học từ cái sai của người khác là 7 kỹ năng rất cần thiết cho mọi sự phát triển.

Sơ đồ tối ưu hoá cải thiện Điểm số cho học sinh

Từ tiêu chí số \(\mathbf{3}\) Học từ lỗi sai đội ngũ chuyên môn đã nghiên cứu cách học và phát triển thành công công nghệ Al Gia sư Toán Examon với tính năng vượt trội hỗ trợ người học trong quá trình làm bài tập trên hệ thống đề thi Examon.

Gia sư Al sẽ ghi lại tất cả các lỗi sai của bạn đưa về hệ thống trung tâm dữ liệu để phân tích nhằm phát hiện năng lực của từng học sinh

Hệ thống sẽ cho bạn thấy các lỗi sai, sửa và giúp bạn cải thiện chỗ chưa được hoặc yếu nhất của mình tiến đến cải thiện kỹ năng làm bài thi giúp nhanh cán mốc ĐIỂM SỐ mình mơ ước. Hãy bình tĩnh -tự tin -chiến thắng nhé !