Sử dụng phương pháp đổi biến số để tính Nguyên hàm

Lê Hiếu Thảo

Chúng tôi hy vọng bạn sẽ nắm vững phương pháp thú vị này và phát triển được tư duy học tập toán học, khả năng phân tích.

menu icon

Mục lục bài viết

  • 1. Phương pháp chung
  • 2. Dựa vào dấu hiệu => đặt ẩn phụ
  • 3. Bài tập rèn luyện
    • 3.1. Bài tập 1
    • 3.2. Bài tập 2
    • 3.3 Bài tập 3
  • Bạn có biết bộ đề cấp tóc này ko ?

Bạn có biết tài liệu trên sẽ chỉ ra những lỗi sai mà bạn hay mắc phải khi làm bài tập tính nguyên hàm về các dạng đổi biến số ? Điều này sẽ giúp bạn rất nhiều trong việc né cái sai mà đi đúng hướng. Hãy bắt đầu khám phá Sử dụng phương pháp đổi biến số để tính Nguyên hàm với tinh thần ham học hỏi, không biết nản chí là gì nhé.

banner

1. Phương pháp chung

Ta thực các bước như sau:

1. chọn \(\mathrm{t}=\varphi(x)\). trong đó  \(\varphi(x)\) là hàm số được chọn thích hợp

 

2. ta tính vi phân ở 2 về \(d t=\varphi^{\prime}(x) d x\).

 

3. ta biểu thị \(f(x) d x=g[\varphi(x)] \varphi^{\prime}(x) d x=g(t) d t\).

 

4. khi đó \(I=\int f(x) d x=\int g(t) d t=G(t)+C\)

2. Dựa vào dấu hiệu => đặt ẩn phụ

 \(\operatorname{Sin} x d x\) đi kèm biểu thức theo \(\cos x\)

\[\int f(\cos x) \cdot \sin x d x=\gt \mathrm{t}=\cos \mathrm{x}\]

 

 \(\frac{\mathrm{d} x}{\cos ^{2} x}\) đi kèm biểu thức theo \(\tan \mathrm{x}\)

\[\int f(\tan x) \frac{\mathrm{d} x}{\cos ^{2} x}=>\mathrm{t}=\tan \mathrm{x}\]

 

\(\frac{\mathrm{d} x}{\sin ^{2} x}\) đi kèm biểu thức theo \(\cot \mathrm{x}\)

\[\int f(\cot x) \frac{\mathrm{d} x}{\sin ^{2} x}=>\mathrm{t}=\cot x\]

 

\(e^{a x} \mathrm{~d} x\) đi kèm biểu thức theo \(e^{a x}\)

\[\int f\left(e^{a x}\right) e^{a x} \mathrm{~d} x=>t=e^{a x}\]

 

Biểu thức dưới mẫu

\[\int \frac{f^{\prime}(x)}{f(x)} \mathrm{d} x=\gt \mathrm{t}=\mathrm{f}(\mathrm{x})\]

 

Biểu thức ở phần số mũ

\[\int f\left[e^{u(x)}\right] u^{\prime}(x) \mathrm{d} x=>\mathrm{t}=\mathrm{u}(\mathrm{x})\]

 

Biểu thức trong dấu ngoặc

\[\int f[u(x)] u^{\prime}(x) \mathrm{d} x=>\mathrm{t}=\mathrm{u}(\mathrm{x})\]

 

Căn thức

\[\int f(\ln x) \frac{\mathrm{d} x}{x}=>t=\sqrt[n]{u(x)}\]

 

 \(\frac{\mathrm{d} x}{x}\) đi kèm biểu thức \(\ln \mathrm{x}\)

\[\int f(\ln x) \frac{\mathrm{d} x}{x}=\gt \mathrm{t}=\ln \mathrm{x}\]

 

 \(\operatorname{Cos} \mathrm{x} \mathrm{dx}\) đi kèm biểu thức theo \(\sin \mathrm{x}\)

\[\int f(\sin x) \cdot \cos x \mathrm{~d} x=>\mathrm{t}=\sin \mathrm{x}\]

 

Hàm \(f(x)=\frac{a \cdot \sin x+b \cdot \cos x}{c \cdot \sin x+d \cdot \cos x+e}\)

\(t=\tan \frac{x}{2} ;\left(\cos \frac{x}{2} \neq 0\right)\)

 

Hàm \(f(x)=\frac{1}{\sqrt{(x+a)(x+b)}}\)

Với x+a>0 và x+b>0

=> \(\sqrt{x+a}+\sqrt{x+b}\)

Với x+a<0 và x+b<0

=> \(t=\sqrt{x-a}+\sqrt{-x-b}\)

3. Bài tập rèn luyện

3.1. Bài tập 1

Tìm họ các nguyên hàm sau

a) \(\int \frac{\ln ^{2} x-1}{x \ln x} \mathrm{~d} x\)

b) \(\int \frac{x \ln \left(x^{2}+1\right)}{x^{2}+1} \mathrm{~d} x\)

c) \(\int \frac{\ln ^{2} x}{x(1+\sqrt{\ln x+1})} d x\)

 

giải:

a) xét \(\int \frac{\ln ^{2} x-1}{x \ln x} \mathrm{~d} x\).

đặt t=lnx => dt \(=\frac{1}{x} \mathrm{~d} x\)

khi đó \(\int \frac{\ln ^{2} x-1}{x \ln x} \mathrm{~d} x=\int \frac{t^{2}-1}{t} \mathrm{~d} t\)

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

\(=\frac{\ln ^{2} x}{2}-\ln |\ln x|+C\)

 

b) xét \(\int \frac{x \ln \left(x^{2}+1\right)}{x^{2}+1} \mathrm{~d} x\).

đặt t= \(\ln \left(x^{2}+1\right)\)

=> dt= \(\frac{2 x}{x^{2}+1} \mathrm{~d} x \Rightarrow \frac{1}{2} \mathrm{~d} t=\frac{x}{x^{2}+1} \mathrm{~d} x\).

 

c) xét \(\int \frac{\ln ^{2} x}{x(1+\sqrt{\ln x+1})} \mathrm{d} x\).

đặt t=1+\(\sqrt{1+\ln x}\)

=> \((t-1)^{2}=1+\ln x\)

<=> \(\ln x=t^{2}-2 t\)

suy ra \(\frac{\mathrm{d} x}{x}=(2 t-2) \mathrm{d} t\).

khi đó \(\int \frac{\ln ^{2} x}{x(1+\sqrt{\ln x+1})} \mathrm{d} x=\int \frac{\left(t^{2}-2 t\right)^{2}}{t} \cdot(2 t-2) \mathrm{d} t\)

\(=2 \int\left(t^{4}-5 t^{3}+8 t^{2}-4 t\right) \mathrm{d} t\)

\(=\frac{2}{5} t^{5}-\frac{5}{2} t^{4}+\frac{16}{3} t^{3}-4 t^{2}+C\).

như vậy

\(\int \frac{\ln ^{2} x}{x(1+\sqrt{\ln x+1})} \mathrm{d} x=\frac{2}{5} t^{5}-\frac{5}{2} t^{4}+\frac{16}{3} t^{3}-4 t^{2}+C\)

với  \(t=1+\sqrt{\ln x+1}\)

3.2. Bài tập 2

Tìm nguyên hàm 

a) \(I=\int(x+1) \sqrt[3]{3-2 x} d x\)

b) \(J=\int \frac{x d x}{\sqrt[3]{2 x+2}}\)

c) \(K=\int \frac{x d x}{\sqrt{x+3}+\sqrt{5 x+3}}\)

 

giải:

a) đặt \(t=\sqrt[3]{3-2 x} \Rightarrow x=\frac{3-t^{3}}{2} \Rightarrow d x=-\frac{3}{2} t^{2} d t\)

=> I=\(-\frac{3}{2} \int\left(\frac{3-t^{3}}{2}+1\right) t \cdot t^{2} d t=-\frac{3}{4} \int\left(5 t^{3}-t^{6}\right) d t\)

\(=-\frac{3}{4}\left(\frac{5 t^{4}}{4}-\frac{t^{7}}{7}\right)+C=\frac{3}{4}\left(\frac{\sqrt[3]{(3-2 x)^{7}}}{7}-\frac{5 \sqrt[3]{(3-2 x)^{4}}}{4}\right)+C\)

 

b) đặt \(t=\sqrt[3]{2 x+2} \Rightarrow x=\frac{t^{3}-2}{2} \Rightarrow d x=\frac{3}{2} t^{2} d t\)

suy ra 

\(J=\int \frac{\frac{t^{3}-2}{2} \frac{3}{2} t^{2} d t}{t}=\frac{3}{4} \int\left(t^{4}-2 t\right) d t=\frac{3}{4}\left(\frac{t^{5}}{5}-t^{2}\right)+C\)

\(=\frac{3}{4}\left(\frac{\sqrt[3]{(2 x+2)^{5}}}{5}-\sqrt[3]{(2 x+2)^{2}}\right)+C\).

 

c) \(I=\int \frac{x(\sqrt{5 x+3}-\sqrt{x+3}) d x}{5 x+3-x-3}\)

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

\(=\frac{1}{6}\left(\frac{1}{5} \sqrt{(5 x+3)^{3}}-\sqrt{(x+3)^{3}}\right)+C\).

3.3 Bài tập 3

Tìm nguyên hàm của

a) \(I=\int \sin ^{3} x \cdot \cos ^{5} x d x\)

b) \(J=\int \frac{\cos x d x}{(\sin x+2 \cos x)^{3}}\)

 

giải:

a) đặt t=cosx => dt=-sinxdc

ta có:

 \(I=\int\left(1-\cos ^{2} x\right) \cos ^{5} x \sin x d x=-\int\left(1-t^{2}\right) t^{5} d t\)

\(=\int\left(t^{7}-t^{5}\right) d t=\frac{t^{8}}{8}-\frac{t^{6}}{6}+C\)

\(=\frac{\sin ^{8} x}{8}-\frac{\sin ^{6} x}{6}+C\).

 

b) \(I=\int \frac{\cos x d x}{\cos ^{3} x(\tan x+2)^{3}}\)

\(=\int \frac{d x}{\cos ^{2} x(\tan x+2)^{3}}\)

đặt t=tanx => dt=\(\frac{1}{\cos ^{2} x} d x\)

do đó \(J=-\frac{1}{2} \frac{1}{(\tan x+2)^{2}}+C\)

Bạn có biết bộ đề cấp tóc này ko ?

Bạn đã tự hỏi tại sao luyện đề lại cần thiết đến vậy không? Rất nhiều bạn đã mắc sai lầm 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 lớn 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.

- Thực hành với các phương pháp làm bài tối ưu.

- Thông 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 đề 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!

- Bước 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.

- Bước 3: Lựa chọn đề 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.

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