Bài tập 3.17 trang 170 SBT Toán 12

Lý thuyết Bài tập
Câu hỏi:

Bài tập 3.17 trang 170 SBT Toán 12

Tính các tích phân sau bằng phương pháp đổi biến:

a) \(\int \limits_1^2 x{\left( {1 - x} \right)^5}dx\) (đặt  t = 1−x)

b) \(\int \limits_0^{\ln 2} \sqrt {{e^x} - 1} dx\) (đặt \(t = \sqrt {{e^x} - 1} \))

c) \(\int \limits_1^9 x\sqrt[3]{{1 - x}}dx\) (đặt \(t = \sqrt[3]{{1 - x}}\))

d) \(\int \limits_0^\pi  \frac{{x\sin x}}{{1 + {{\cos }^2}x}}dx\)    (đặt \(x = \pi  - t\))

e) \(\int \limits_{ - 1}^1 {x^2}{\left( {1 - {x^3}} \right)^4}dx\)

a) Đặt \(t = 1 - x \Rightarrow dx =  - dt\)

\(x = 1 \Rightarrow t = 0x = 2 \Rightarrow t =  - 1\)

Ta có:

\(\begin{array}{l}
\int \limits_1^2 x{(1 - x)^5}dx = \int \limits_0^{ - 1} \left( {1 - t} \right).{t^5}\left( { - dt} \right) = \int \limits_{ - 1}^0 \left( {{t^5} - {t^6}} \right)dt\\
 = \left. {\left( {\frac{{{t^6}}}{6} - \frac{{{t^7}}}{7}} \right)} \right|_{ - 1}^0 = 0 - \frac{1}{6} + \frac{{ - 1}}{7} =  - \frac{{13}}{{42}}
\end{array}\)

b) Đặt \(t = \sqrt {{e^x} - 1}  \Rightarrow {t^2} = {e^x} - 1 \Rightarrow 2tdt = {e^x}dx = ({t^2} + 1)dx \Rightarrow dx = \frac{{2tdt}}{{{t^2} + 1}}\)

\(x = 0 \Rightarrow t = 0x = \ln 2 \Rightarrow t = 1\)

Ta có:

\(\begin{array}{l}

\int\limits_0^{\ln 2} {\sqrt {{e^x} - 1} } dx = \int\limits_0^1 {\frac{{2{t^2}dt}}{{{t^2} + 1}}}  = \int\limits_0^1 {\left( {2 - \frac{2}{{{t^2} + 1}}} \right)dt} \\

 = 2t - 2\left. {\arctan t} \right|_0^1 = 2 - 2.\frac{\pi }{4} = 2 - \frac{\pi }{2}

\end{array}\)

c) Đặt \(t = \sqrt[3]{{1 - x}} \Rightarrow {t^3} = 1 - x \Rightarrow dx =  - 3{t^2}dt\)

\(x = 1 \Rightarrow t = 0x = 9 \Rightarrow t =  - 2\)

Ta có:

\(\begin{array}{l}
\int\limits_1^9 x \sqrt[3]{{1 - x}}dx =  - 3\int\limits_0^{ - 2} {\left( {1 - {t^3}} \right){t^3}dt}  = 3\int\limits_{ - 2}^0 {\left( {{t^3} - {t^6}} \right)dt} \\
 = 3\left. {\left( {\frac{{{t^4}}}{4} - \frac{{{t^7}}}{7}} \right)} \right|_{ - 2}^0 =  - \frac{{468}}{7}
\end{array}\)
d) Đặt \(x = \pi  - t \Rightarrow dx =  - dt\)
\(x = 0 \Rightarrow t = \pi x = \pi  \Rightarrow t = 0\)
Ta có: 
\(\begin{array}{l}
\int\limits_0^\pi  {\frac{{x\sin x}}{{1 + {{\cos }^2}x}}} dx =  - \int\limits_0^\pi  {\frac{{\left( {\pi  - t} \right)\sin \left( {\pi  - t} \right)}}{{1 + {{\cos }^2}\left( {\pi  - t} \right)}}dt} \\
 = \int\limits_0^\pi  {\frac{{\left( {\pi  - t} \right)\sin t}}{{1 + {{\cos }^2}t}}dt}  = \int\limits_0^\pi  {\frac{{\pi \sin t}}{{1 + {{\cos }^2}t}}dt}  - \int\limits_0^\pi  {\frac{{t\sin t}}{{1 + {{\cos }^2}t}}dt} 
\end{array}\)
Suy ra 
\(\begin{array}{l}
\int\limits_0^\pi  {\frac{{x\sin x}}{{1 + {{\cos }^2}x}}} dx = \frac{\pi }{2}\int\limits_0^\pi  {\frac{{{\mathop{\rm sinx}\nolimits} }}{{1 + {{\cos }^2}x}}dx}  = \frac{\pi }{2}\int\limits_0^\pi  {\frac{{ - d\left( {\cos x} \right)}}{{1 + {{\cos }^2}x}}} \\
 = \frac{\pi }{2}\int\limits_{ - 1}^1 {\frac{{du}}{{1 + {u^2}}}}  = \frac{\pi }{2}\left. {\left( {acr\tan u} \right)} \right|_{ - 1}^1 = \frac{{{\pi ^2}}}{4}
\end{array}\)
e) Đặt \(t = 1 - {x^3} \Rightarrow dt =  - 3{x^2}dx{\rm{hay}}{x^2}dx =  - \frac{{dt}}{3}\)
\(x =  - 1 \Rightarrow t = 2x = 1 \Rightarrow t = 0\)
Ta có: 
\(\int\limits_{ - 1}^1 {{x^2}} {\left( {1 - {x^3}} \right)^4}dx = \frac{1}{3}\int\limits_0^2 {{t^4}dt}  = \frac{1}{{15}}\left. {{t^5}} \right|_0^2 = \frac{{32}}{{15}}\)

 

-- Mod Toán 12

Copyright © 2021 HOCTAP247