Áp dụng bất đẳng thức tích phân giải các bài toán tích phân nâng cao - Phạm Minh Tuấn

9 35 0
Áp dụng bất đẳng thức tích phân giải các bài toán tích phân nâng cao - Phạm Minh Tuấn

Đang tải... (xem toàn văn)

Thông tin tài liệu

Khẳng định nào sau đây đúng?. A..[r]

(1)

Bài [ĐỀ MH 2018] Cho hàm số f x  có đạo hàm liên tục đoạn 0;1 thỏa mãn  1

f,  

2

'

f x dx

  

 

 

1

1

x f x dx

Tính  

1

0

f x dx

A.

5 B. C

7

4 D.

Hướng dẫn giải:

Xét  

1

1

Ix f x dx

Đặt  

 

 1    

3

3

3

0

0

'

1

' '

3 3

3

du f x

u f x x

I f x x f x dx x f x dx

x dv x dx v

   

        

 

 

 

   

 Chứng minh BĐT tích phân sau:          

2

*

b b b

a a a

f x g x dx f x dx g x dx

 

 

 

   

Với t ta có: 0tf x   g x 2 t f2 2 x 2tf x g x   g x2 

 

Lấy tích phân vế theo biến x ta được:

  2  2     2  0

b b b

a a a

h ttf x dxt f x g x dx g x dx  

h t tam thức bậc không âm nên ta có điều kiện:

               

2

2 2

0

'

b b b b b b

a a a a a a

t

f x g x dx f x dx g x dx f x g x dx f x dx g x dx

   

 

     

 

    

 

        

Dấu ‚=‛ xảy tf x   g x

 Áp dụng:    

2

1 1

2

3

1 ' '

7

x f x dx x dx f x dx

 

 

      

   

(2)

Dấu ‚=‛ xảy f x' kx3

Mặc khác:      

1

3 3

0

7

' ' 7

4

x f x dx     k f x   xf x   x dx  xC

 

f 1 0 nên  

1

4

0

7 7

4 4

C  f x dx  x  dx

 

 

NHẬN XÉT: Thật BĐT (*) hệ BĐT Holder tích phân BĐT Holder tích phân phát biểu sau:

       

1

b b p p b q q

a a a

f x g x dx  f x dx    g x dx

   

   với ,p q1 thỏa 1

p q

Dấu ‚=‛ xảy tồn hai số thực m n, không đồng thời cho  p  q

m f xn g x

Hệ quả: Với p q 2 BĐT trở thành f x g x dx    2 f2 x dx g x dx. 2  BTAD: Cho hàm số f x  liên tục đoạn 0;1 thỏa mãn    

1

2

1

1 '

3

x f x dx

  

Giá trị nhỏ tích phân  

2

f x dx

là:

A  0

3

f

B 3  0

3

f

C 3  0

3

f

D  0

3

f

Bài Cho hàm số f x  có đạo hàm liên tục đoạn 0;1 thỏa mãn f 0 0,  

0;1

max 'f x

 

    

1

0

1

f x dx

Gọi M là giá trị lớn tích phân  

3

f x dx

Khẳng định sau đúng?

A. 1;3

2

M 

  B

1 0;

2

M 

  C

1 ;1

M 

  D

3 ; 2

M 

 

(3)

Ta có: f x' 6,   x 0;1  f x f x'   6f x ,   x 0;1 (1) Lấy tích phân hai vế BĐT (1) ta được:      

0

' , 0;1

x x

f t f t dtf t dt   x  

 

                 

2 2

2

0 0

0

0

6 12 12

2 2

x

x x x

f t f x f

f t dt f x f t dt f x f x f t dt

           (2)

Lấy tích phân hai vế BĐT (2) ta được:      

1

3

0 0

12

x

I

f x dx f x f t dt dx

 

  

Đặt      

0

' x

u f t dtduf x x dxf x dx

Suy

 

   

1

0 2

0 0

1 1 1

2 2 18

f t dt

I udu f t dt f x dx

   

        

   

  

Vậy  

3

1 12

18

f x dx 

Nhận xét: Ta hàm số f x  thỏa mãn kiện đề cho xảy dấu ‘’=‛, hàm là: f x  28,815042623089894049x335,5890622041211331x28,6518534912024751x

- Chú ý:      

 

        

' ' '

g x

h x

f t dt f g x g x f h x h x

 

   

 

  

Bài Cho hàm số f x  có đạo hàm liên tục đoạn 0;1 thỏa mãn  0

f   ,

 1

f f x' 0,   x 0;1 Biết tích phân  

2

0

2 2 x x  f x'  dx

đạt giá

trị nhỏ nhất, tính f 2 ? A.  2

3

f   B  2 2

3

f   C  2 2

2

(4)

  2

2

f  

Hướng dẫn giải:

Ta có:      

1 2

2

2

0

2 2 ' '

I   x x f x  dx  x x f x  dx

Ta có :      

2 2 2

2 ' '

2

x xf x   x x f x

         

     

1 2

2

0

2

2 ' '

2

x xf xdxx x f x dx

          

Mà:          

1 1

0 0

4

2 ' '

3

x x f x dx x x dx f x dx f f

            

 

  

Do

3

I

Dấu ‚=‛ xảy : '  2   2 3

3

f x   x xf x   x  x C

 

Ta có:      3  

1 2 2

3

f    C f x   x  x   f  

 

Bài Cho hàm số f x  có đạo hàm liên tục đoạn 0;1 thỏa mãn  

1 1

, 0;1

x

x

f t dt    x  

Gọi m giá trị nhỏ tích phân  

2

f x dx

Khẳng

định sau đúng?

A. 1;3

2

m 

  B

1 0;

2

m 

  C

1 ;1

m 

  D

3 ; 2

m 

 

Hướng dẫn giải:

Theo hệ BĐT Holder:        

2

1 1 1

2 2

0 0 0

xf x dx x dx f x dx f x dx xf x dx

   

  

   

   

      

Giờ ta việc tìm tích phân  

0

xf x dx

(5)

Gọi F(x) nguyên hàm f x , ta có:      

1 0

'

xF x dx x F x F

   

 

Mà          

1 1 1

0 0 0

' '

xF x dx xF x dx F x dx xf x dx F x dx

     

 

    

Suy      

1

0

1

F xf x dxF x dx (1)

Từ đề:          

1 2 1

0 0

1 1

1

2 2

x

x x x

f t dt  FF x    F dxF x dx  dx

   

Tương đương    

1

0

1

1

2

x

F F x dx  dx (2)

Thay (1) vào (2) ta được:  

0

1

xf x dx 

Vậy  

2

2

1

3

3

f x dx    

 

Dấu ‚=‛ xảy f x x

Bài Cho hàm số f x  có đạo hàm liện tục 0;1 thỏa mãn f 1 0,

     

1 2

0

1

'

4

x e

f x dx x e f x dx

    

 

  Tính  

1

0

f x dx

A.

4

e

B

2

e

C. e2 D

2

eHướng dẫn giải:

Xét    

1

0

1 x

I xe f x dx, đặt  

 1 x x' 

u f x du f x dx

dv x e dx v xe

   

 

 

   

 

Suy      

1 2

1

0

1

' '

4

x x e x e

(6)

   

2 1 1 1

2 2

2

0 0

1

' '

4

x x

e e

xe f x dx x e dx f x dx

 

         

 

       

       

Dấu ‚=‛ xảy f x' kxex Mà  

1

0

1

'

4

x e

xe f x dx     k

Suy f x   xe dxx  1 x exCf 1   0 C

Vậy      

1

0

1 x x

f x  x e  x e dx e 

Bài Cho hàm số f x  có đạo hàm dương liên tục 0;1 thỏa mãn f 0 1,

       

1

2

0

1

3 ' '

9

f x f x dx f x f x dx

   

 

 

  Tính  

1

f x dx

A.

4 B

3

2 C

8

5 D

7

Hướng dẫn giải:

Đề        

1

2

0

1

3 ' '

3

f x f x dx f x f x dx

    

Áp dụng hệ BĐT holder:        

1 1

2

0 0

' '

dx f x f x dx  f x f x dx

 

  

Suy            

2

1 1

0 0

1

2 ' ' '

3

f x f x dx  f x f x dx    f x f x dx  

   

  

Hay    

0

1 '

3

f x f x dx 

Dấu ‚=‛ xảy        

0

1

' 1

3

3 '

f x f x dx

k

f x f x k

  

 



Xét            

3

2 3

1 1

' '

3 9

f x

(7)

f 0 1 nên    

3

0

1

1

3

f xx f x dx

Bài Cho hàm số f x  có đạo hàm liên tục  a b; thỏa mãn lim   xaf x

 ,  

lim

xbf x        

2

' 1, ;

f xf x    x a b Tìm giá trị nhỏ P b a  A.

2

B  C.D

2

Hướng dẫn giải:

Ta có:        

2

'

' 1

1

f x f x f x

f x

     

 Lấy tích phân hai vế ta được:

 

       

1

0

'

1 arctan arctan arctan

1 b

b a a

f x

dx f x a b b a f b f a

f x         

 

Vì lim   , lim   xaf x xbf x

    nên b a 

Nhận xét: Khi hàm số f x cotx cận b,a0 dấu ‚=‛ xảy Bài Cho hàm số f x  dương liên tục 1; 3 thỏa mãn  

1;3

max f x

   

  

1;3

1

2

f x

 

   và biểu thức    

3

1

1

S f x dx dx

f x

  đạt GTLN, tính  

1

f x dx

A.

5 B

3

4 C

3

5 D

5

Hướng dẫn giải

Từ đền suy   2, 1;  f x    x   nên

     

 

2

0

f x f x

f x

   

 

   ,   x 1; 3  

Lấy tích phân vế ta được:

     

     

3 3

1 1

1

2

2

0

f x f x

dx dx f x dx

f x f x

   

 

     

(8)

Tương đương          

2

3 3 3

1 1 1

1 25 25

5

4

f x dx dx f x dx f x dx f x dx

f x

   

       

   

    

Dấu ‚=‛ xảy  

1

5

f x dx 

Bài Cho hàm số f x  xác định liên tục 1; 2 thỏa mãn  

1

3

2

3 x

x

x x

f x dx

  

 

với x x1, 2 1; 2 sao cho x1x2 Tìm GTLN tích phân  

2

1

f x dx

A.

2 B

3

2 C

5

3 D

5

Hướng dẫn giải

Ta có:

1

3

2

3 x

x

x x x dx  

   2   

1 1

2 2 2

0

x x x

x x x

f x dx x dx x f x dx

      

   

  

Do hàm    

f xx  f x  liên tục 1; 2 nên:

   

2 0 , 1; 2

x f x    f xx   x  

Từ suy    

2 2

1 1

3

f x dxf x dxxdx

  

Dấu ‚=‛ xảy f x x ; x11;x22

Bài 10 Cho hai hàm số f x  không âm liên tục 0;1 Đặt    

x

g x    f t dt

và ta giả sử ln có g x f x 2,   x 0;1 Tìm GTLN tích phân  

1

0

g x dx

A.

3 B

8

5 C

5

3 D

13

(9)

Gọi F x  hàm số thỏa mãn    

x

F x  f t dt    

   

'

1

F x f x

g x F x

 

 

  

Ta có        

    

2 '

1 1

1 2

f x F x

F x g x f x

F x F x

 

        

 

Nháp: xét  

      

' '

1

1 2

F x F x

dx x C F x x C

F x F x

       

  

Xét hàm số h x  2 F x   x C , x 0;1

Ta có       '

'

2

F x h x

F x

  

 nên h x  nghịch biên 0;1 Suy h x   h  2 F 0 C

Ta có    

0

0

F  f t dt nên h x  1C Ta chọn Csao cho 1   C C

Vậy        

1

0

7

1 1

3

F x x g x x g x dx

       

BTAD: [ĐỀ VTED] Cho hàm số f x  không âm liên tục 0;1 Đặt

   

0

x

g x    f t dt và ta giả sử ln có g x f x 3,   x 0;1 Tìm GTLN của tích phân  

1

2

0

g x dx

   

A.

3 B. C

4

Ngày đăng: 09/02/2021, 03:47

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan