Tải bản đầy đủ (.ppt) (19 trang)

TÍCH PHÂN XÁC ĐỊNH

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (225.59 KB, 19 trang )

1
TCH PHN XC NH V CC NG DNG
1.1. Định nghĩa tích phân xác định
1.1.1 Định nghĩa:
Cho HS f(x) xác định và bị chặn trên [a,b].
+ Chia tuỳ ý [a,b] bởi các điểm chia:
a= x
0
< x
1
< x
2
<< x
k
< x
k+1
<< x
n
= b
+ Trên mỗi đoạn [x
k-1
, x
k
] lấy điểm

bất kì và lập tổng :
1 1
( )
n
S f xx= D
2 2


( ) f xx+ D +
( )
n n
f xx+ D
( )
1
n
k k
k
f xx
=
= D

k

O
x
y
x
k 1

k
f(
k
)
x
k
2
+ Nếu khi sao cho max , S
n

dần tới một giới hạn
xác định S không phụ thuộc vào cách chia [a, b] và cách chọn
điểm trong đoạn [ x
k-1
; x
k
] thì giới hạn đó đ ợc gọi là tích phân
xác định của hàm số f(x) trên [a,b], ký hiệu là .

Khi đó ta nói f(x) khả tích trên [a,b] .
([a,b] là khoảng lấy tích phân, a là cận d ới , b là cận trên, x là
biến số lấy tích phân, f(x) là h m s d ới dấu tích phân, f(x)dx là
biểu thức d ới dấu tích phân).
n +
k
x
( )
b
a
f x dx

+ Nếu h m s f(x) liên tục trên [a,b] ho c hàm số f(x) bị chặn
và có hữu hạn điểm gián đoạn trên [a,b] thì nó khả tích trên
[a,b].
0
k
x
3
Chia [0;1] thành n đoạn nhỏ bằng nhau và lấy các điểm
là đầu mút phải của mỗi đoạn nhỏ, khi đó ta có :

x
k
= , = x
k
=k. ( k = 1,2,,n ) và max khi

1
2
0
x dx

1
2
0
x dx

( )
2
max 0
1
lim
k
n
k k
x
k
xx
D đ
=
= D


k

1
n
0
k
x
1.1.2. VD: Tính

k

Vì f(x) = x
2
liên tục trên [0;1] nên nó khả tích trên [0;1], do đó
ta có:
1
n
n
4
1
2
0
x dx =
ò
2
1
1 1
lim .
n

n
k
k
n n
®¥
=
æ ö
÷
ç
÷
ç
÷
ç
è ø
å
2
3
1
1
lim
n
n
k
k
n
®¥
=
=
å
2 2 2

3
1
lim (1 2 )
n
n
n
®¥
= + + +
3
( 1)(2 1)
lim
6
n
n n n
n
®¥
+ +
=
1
2
0
1
3
x dx =
ò
Vậy,
1
3
=
Do đó:

5
( )
b
a
f x dx

* NÕu f(x) 0, x∈[a;b] th× 0

* NÕu f(x) ≥

g(x), x∈[a;b] th× : ≥

* NÕu m ≤ f(x) ≤ M,∀x∈[a;b] (M, m lµ h»ng sè) th× :

m(b-a) ≤ ≤ M(b-a)
1.2. C¸c tÝnh chÊt cña tÝch ph©n x¸c ®Þnh
( )
*
b
a
kf x dx
ò
( )
*
b
a
f x dx
ò
( )
* [ ( )]

b
a
f x g x dx+
ò
( )
a
b
f x dx=-
ò
( )
b
a
f x dx
ò
( )
c
a
f x dx= +
ò
( )
b
c
f x dx

( )
*
b
a
f x dx
ò



( )
b
a
f x dx= +
ò
( )
b
a
g x dx


( )
b
a
k f x dx=
ò

( )
b
a
g x dx

( )
b
a
f x dx
ò
6

* Giả sử trên [a, b], m ≤ f(x) ≤ M và g(x) khả tích.
+Nếu g(x) không đổi dấu trên [a, b] thì ∃ µ ∈ [m, M] sao cho :
f(x)g(x)dx ≤ µ g(x)dx.
Hệ quả: g(x) = 1: ∃ µ ∈ [m, M] sao cho f(x)dx = µ (b – a)
+Nếu f(x) ∈ C[a, b] thì ∃c ∈[a, b] sao cho:
f(x)g(x)dx = f(c) g(x)dx
Hệ quả: g(x) = 1: ∃c ∈[a, b] sao cho f(x)dx = f(c)(b – a).
*Tích phân trên miền đối xứng của hàm chẵn, hàm lẻ
+Nếu f( – x) = – f(x) thì f(x)dx = 0,
+Nếu f( – x) = f(x) thì f(x)dx = 2 f(x)dx
b
a

b
a

b
a

b
a

b
a

b
a

b
a


b
a

b
a

7
Vì 0 ≤ sin
2
x ≤ 1 trên [0; ] nên 1≤ .
2
2
0
1
1 sin
2
xdx
π
+

2
1 3
1 sin
2 2
x+ ≤
2
π
2
2

0
1
1 sin
2
xdx
p
£ + £
ò
3
2 2
π
VD: ¦íc l îng giá tr cña TP: I = ị
2
p
Do đó:

hay 1,57 ≤ I ≤ 1,92
8
dx x C= +

1
ln , ( 0)dx x C x
x
= + >

1
, ( 1)
1
x
x dx C

α
α
α
α
+
= + ≠ −
+

x x
e dx e C= +

,( 0, 1)
ln
x
x
a
a dx C a a
a
= + > ≠

sinx osdx c x C=− +

os sinc dx x C= +

2
1
os
dx tgx C
c x
= +


2
1
sin
dx cotgx C
x
=− +

2 2
dx x
arctg C
a x a
= +
+

2 2
1
ln
2
dx a x
C
a x a a x
+
= +
− −

2 2
arcsin
dx x
C

a
a x
= +


2 2
2 2
ln
dx
x x a C
x a
= + ± +
±

1.3.Cách tính tích phân xác định
1.3.1.Các tích phân cơ bản
9
( )
( ) ( ) ( )
b
a
b
f x dx F x F b F a
a
= = -
ò
0
sin ( cos ) os +cos0=2
0
xdx x c

p
p
p= - = -
ò
1.3.2Công thức Newton –Leibniz: Nếu F(x) là nguyên hàm của
hàm số f(x) liên tục trên [a;b] thì:

* VD:

10
1.4.1 Dạng 1: Cho trong đó f(x) liên tục trên [a;b],
thực hiện phép đổi biến x = ϕ(t). Nếu:

+ ϕ(α) =a , ϕ( ) = b

+ ϕ(t) và ϕ’(t) liên tục trên [α; ].

+ f[ϕ(t)] liên tục trên [α; ]

( )
b
a
f x dx

β
β
( )
b
a
f x dx =

ò
( ) ( )
'f t t dt
β
α
ϕ ϕ
 
 

β
Khi đó ta có:
1.4. Phép đổi biến trong tích phân xác định
11
1
2
0
1 x dx−

2 2
t
π π
− ≤ ≤
2 2
1 cos cosx t t− = =
1
2
0
1 x dx−

2

2
0
cos tdt
p
=
ò
2
0
1
(1 cos2 )
2
t dt
p
= +
ò
1 sin2
2
2 2
0
t
t
p
é ù
ê ú
= + =
ê ú
ë û
4
π
* VD: Tính:


Đổi biến x = sint với
;
2
p
Ta có: 0 = sin0; 1 = sin
Vậy
12
NÕu f(x) lµ hµm lÎ
NÕu f(x) lµ hµm ch½n
( )
0
0
2 ( )
a
a
a
f x dx
f x dx



=





( )
a

a
f x dx

=

( )
0
a
f x dx
-
=
ò
( )
0
a
f x dx+
ò
( )
0
a
f x dx


( )
0
a
f t dt- -
ò
( )
0

a
f x dx= -
ò
( )
a
a
f x dx

=

[ ]
0
( ) ( )
a
f x f x dx+ −

( )
0
0
2 ( )
a
a
a
f x dx
f x dx



=






NÕu f(x) lµ hµm lÎ
NÕu f(x) lµ hµm ch½n
* VD: CMR nếu f(x) liên tục [-a;a] thì:

Thật vậy, ta có:
Trong tích phân thứ nhất ở VP đặt x = - t =>dx = - dt ta có:
Do ®ã :
VËy:
13
Nếu hàm số d ới dấu tích phân có dạng f(x) = g[(x)] (x) thì
để tính
ta đổi biến số (x) = t. Nếu (x) biến thiên đơn điệu và có đạo
hàm (x) liên tục trên [a;b] còn g(t) liên tục trên [ (a); (b)] ,
ta có công thức:

( )
b
a
f x dx

( ) ( )
'
b
a
g x x dxj j
ộ ự

=
ờ ỳ
ở ỷ
ũ
( )
b
a
f x dx

( ) ( )
'
b
a
g x x dxj j
ộ ự
=
ờ ỳ
ở ỷ
ũ
( )
( )
( )
b
a
g t dt
j
j
=
ũ
1.4.2.Dạng 2:

14
2
2
0
cos
1 sin
x
dx
x
π
+

0;
2
π
 
 
 
2
2
0
cos
1 sin
x
dx
x
π
+

1

2
0
1
dt
t
=
+
ò
4
p
=
* VD 1: TÝnh
§Æt t = sinx, ta cã hµm t =sinx biÕn thiªn ®¬n ®iÖu trªn ,
dt = cosxdx
15
1
2
1
, (0 )
2 cos 1
dx
x x
a p
a
-
< <
- +
ò
1
2

1
2 cos 1
dx
x x
α

− +

1
2 2
1
( cos ) sin
dx
x a a
-
=
- +
ò
1
2
1
2 cos 1
dx
x x
α

− +

1 cos
2 2

1 cos
sin
dt
t
a
a
a
-
- -
=
+
ò
1 1 cos 1 cos
( )
sin sin sin
arctg arctg
a a
a a a
- +
= +
2
2sin
1 cos
2
,
sin 2
2sin cos
2 2
tg
a

a a
a a a
-
= =
1 cos
cot ( )
sin 2 2 2
g tg
α α π α
α
+
= = −
1
2
1
1
( )
2 cos 1 s in 2 2 2 2sin
dx
x x
α π α π
α α α

= + − =
− +

* VD 2: TÝnh
Ta cã
Nh ng v×:
Nªn:

Đặt t = x – cos , ta có dt = dx và:
a
16
1.5.Phép lấy tÝch ph©n tõng phÇn
Giả sử u(x), v(x) lµ nh÷ng hµm sè cã ®¹o hµm liªn tôc trªn
[a;b], khi ®ã:
b b
a a
b
udv uv vdu
a
= −
∫ ∫
* VD 1: TÝnh
1
ln
e
xdx

Ta cã u = lnx => du = dx
dv = dx => v = x
1 1
ln ln ln ln1 ( 1) 1
1
e e
e
xdx x x dx e e e= − = − − − =
∫ ∫
17
§Æt u=sin

n-1
x, dv = sinxdx, ta cã du = (n-1)sin
n-2
xcosxdx, v = - cosx.
Do ®ã: In = - cosx sin
n-1
+ (n-1)
2
0
x
π
2
2 2
0
sin cos
n
x xdx
π


2
2 2
0
( 1) sin (1 sin )
n
n x x dx
p
-
= - -
ò

= (n-1)I
n-2
- (n-1)I
n
4
3
2
n
n
I
n



2
1
n n
n
I I
n
-
-
Þ =
2 2
2
0 0
( 1)[ sin sin ]
n n
n xdx xdx
p p

-
= - -
ò ò
Thay n = n -2, ta ® îc: I
n-2
=
2
0
sin
n
xdx
π

* VD 2: TÝnh In = , n nguyªn d ¬ng
18
TiÕp tôc nh vËy , ta cã:
2
0
0
sin xdx
p
=
ò
2
0
sin cos 1
2
0
xdx x
p

p
= = - =
ò
I
0
nÕu n ch½n
( ) ( )
( )
2
2 1 2 3 3.1.
.
2
2 2 2 4.2
m
m m
I
m m
p
- -
=
-
( ) ( )
( )
2 1
2 2 2 4.2.
(2 1) 2 1 5.3
m
m m
I
m m

+
-
=
+ -
2
p
=
I
1
nÕu n lẻ
Như vậy,
+ Nếu n chẵn (n = 2m) thì
+ Nếu n lẻ (n =2m+1) thì
2
0
dx
p
=
ò
19
2 2
3 3
x
2
3
3 4
0
2.2 1 9S x x dxp= +
ũ
25

9
2
3
25
9
1
4
36
dt
S tp=
ũ
25
9
1
2
1
9
t dt
p
=
ũ
3
2
25
2
9
9 3
1
t
p

=
125
( 1)
27 27
p
= -
+ VD: Tính diện tích mặt tròn xoay sinh bởi sự quay quanh trục
Ox của cung y=x
3
với
Vì tính đối xứng của đ ờng y=x
3
, chỉ cần tính 1/2 diện tích mặt
tròn xoay ứng với x biến thiên từ 0 đến .
Ta cú:
Đổi biến 1+ 9x
4
= t, ta đ ợc 36x
3
dx = dt,
t = 1 khi x= 0, t = khi x = .
2
3
Do ú:

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay
×