CHUYÊN ĐỀ: TÍCH PHÂN HÀM LƯỢNG GIÁC PHƯƠNG PHÁP BIẾN ĐỔI SỐ TRONG TÍCH PHÂN HÀM LƯỢNG GIÁC ... Cách 4: Phân tích..[r]
(1)www.MATHVN.com Giáo viên: Nguyễn Thành Long DĐ: 01694 013 498 Gmail: Loinguyen1310@gmail.com CHUYÊN ĐỀ: TÍCH PHÂN HÀM LƯỢNG GIÁC PHƯƠNG PHÁP BIẾN ĐỔI SỐ TRONG TÍCH PHÂN HÀM LƯỢNG GIÁC Dạng 1: Tính tích phân dạng I f cos x sin x dx đặt t cos x dt sin dx Bài tập giải mẫu: 2 Bài 1: (ĐHTS – 1999) Tính tích phân sau I sin x cos x 1 cos x dx Giải: Cách 1: Ta có: 2 0 I sin x cos x 1 cos x dx sin x cos x 1 2cos x cos x dx cos x 2cos x cos x sin xdx Đặt t cos x dt sin xdx x t Đổi cận t x Khi đó t 2t t 17 I t 2t t dt t 2t t dt 12 2 Cách 2: 2 0 I sin x cos x 1 cos x dx sin x cos x 1 cos x cos x dx cos x cos x cos3 x d cos x cos x cos x cos x 17 12 Cách 3: sin xdx dt Đặt t cos x … bạn đọc tự giải (cách này là dễ nhất) cos x t Cách 4: du sin xdx u cos x Đặt 2 cos x d v sin x cos x dx cos x d co s x v Khi đó www.MATHVN.com Lop12.net (2) Giáo viên: Nguyễn Thành Long DĐ: 01694 013 498 www.MATHVN.com Gmail: Loinguyen1310@gmail.com 12 12 3 I cos x 1 cos x sin x 1 cos x dx 1 cos x d 1 cos x 30 30 17 1 cos x 12 12 Bài 2: Tính tích phân sau I dx sin x Giải: Cách 1: Nhân tử và mẫu cho sin x ta I dx sin x sin xdx sin xdx sin x cos x Đặt t cos x dt sin xdx t x Đổi cận x t Khi đó 2 2 dt dt 1 dt dt dt 2 t t t t 1 t 1 t 0 I 1 ln t ln t ln 2 Cách 2: x 1 x 2dt Đặt t tan dt tan 1 dx dx dx 2 t 1 sin x 2tdt dt 2t t t 1 t2 x t Đổi cận x t www.MATHVN.com Lop12.net (3) www.MATHVN.com Giáo viên: Nguyễn Thành Long DĐ: 01694 013 498 dx Khi đó I sin x 1 t dt ln t 3 Gmail: Loinguyen1310@gmail.com ln 3 ln 3 Cách 3: x d tan dx dx dx x 2 I dx ln tan ln x x x x x 2 sin x sin cos tan cos tan 3 2 2 3 Cách 4: I dx sin x 3 sin xdx sin xdx 1 cos x 1 cos x d cos x 2 1 cos x 1 cos x sin x cos x 3 1 1 1 d 1 cos x d 1 cos x d cos x cos x cos x cos x cos x 1 ln cos x ln cos x ln 2 3 Cách 5: u sin x du cos xdx Đặt … Bạn đọc tự giải nhé dx v cot x dv sin x Bài 2: (ĐH – A 2005) Tính tích phân sau I sin x sin x 3cos x dx Giải: Cách 1: Ta có: sin x sin x sin x cos x 1 Đặt t 3cos x ta dt 3sin x 3cos x t 1 2t cos x cos x 3 x t Đổi cận t x Khi đó dx sin x 3cos x dx 2dt ; www.MATHVN.com Lop12.net (4) www.MATHVN.com Giáo viên: Nguyễn Thành Long DĐ: 01694 013 498 Gmail: Loinguyen1310@gmail.com 4t 2 34 I dt t t 9 27 27 1 Cách 2: Đặt t 3cos x … bạn đọc tự giải Cách 3: u cos x du 2 sin x Đặt d 1 3cos x sin x dx dv v 3cos x 3cos x 3cos x Khi đó 42 42 I cos x 1 3cos x sin x 3cos xdx 3cos xd 1 3cos x 30 90 27 1 3cos x 34 2 27 Cách 4: Phân tích 1 3cos x cos x 1 3 d 1 3cos x dx d 1 3cos x 3cos x 3cos x 3cos x 3cos xd 1 3cos x d 1 3cos x 9 3cos x … Đến đây thì quá dễ rùi, bạn đọc tự làm nhé Chú ý: Nếu ta đặt t cos x thì tích phân ban đầu trở thành tích phân hàm hữu tỷ lại phải đặt lần công nên ta lựa chọn cách nào là phù hợp a sin x b sin x a.sin x bcosx Tổng quát: dx dx ta đặt c d cos x t c d cos x c d s inx sin x sin x sin x.cos x dx cos x Bài 3: (ĐH – B 2005) Tính tích phân sau I Giải: Cách 1: sin x.cos x sin x.cos x dx dx cos x cos x 0 Ta có I dt sin xdx Đặt t cos x cos x t www.MATHVN.com Lop12.net (5) www.MATHVN.com Giáo viên: Nguyễn Thành Long DĐ: 01694 013 498 t x Đổi cận t x Khi đó 2 t 1 t2 1 I 2 dt t dt 2t ln t t 2 1 Cách 2: Gmail: Loinguyen1310@gmail.com 2 t ln 1 1 cos x 1 sin x.cos x sin x.cos x d cos x I dx dx cos x cos x cos x 0 cos x 1 cos x ln cos x 2ln d cos x sin x cos x 0 Chú ý: d cos x d 1 cos x và ta có thể đặt t cos x Tổng quát: I a sin x.cos x dx ta đặt t b c.cos x t cos x b c.cos x 4sin x dx cos x Bài 4: (Đề 68 IVa) Tính tích phân sau I Giải: sin x 1 cos x sin x 1 cos x 4sin x Ta có sin x sin x cos x sin x sin x cos x 1 cos x 1 cos x sin x Cách 1: 4sin x Khi đó I I dx cos x 0 4sin x 2sin x dx cos x 4cos x Cách 2: I 4sin x dx cos x 4sin x 4sin x cos x dx sin xdx cos xd cos x 4cos x 2cos x 0 0 Cách 3: 1 cos x sin x 4sin x I dx dx cos x cos x 0 dt sin xdx Đặt t cos x cos x t www.MATHVN.com Lop12.net (6) Giáo viên: Nguyễn Thành Long DĐ: 01694 013 498 www.MATHVN.com Gmail: Loinguyen1310@gmail.com t x Đổi cận t x 1 t 1 2 Khi đó I dt 4t dt 2t 8t t Chú ý: Có thể đặt t cos x Cách 4: dt dx x 2t Đặt t tan sin x 1 t2 t2 cos x 1 t2 Chú ý: Nếu ta phân tích theo hướng sau 4sin x 4sin x (1 cos x )(1 cos x ) 4sin x 2sin x … lại có cách khác, bạn đọc tự làm và khám cos x cos x phá nhé! cos3 x Tương tự I dx sin x 12 Bài 5: Tính tích phân sau I tan xdx Giải: Cách 1: 12 Ta có: 12 sin x tan xdx cos x dx 0 Đặt t cos x dt 4sin xdx sin xdx dt x t Đổi cận x 12 t 12 12 1 sin x dt dt 1 Khi đó I tan xdx dx ln t ln cos x 41 t 41 t 4 0 2 Cách 2: www.MATHVN.com Lop12.net (7) www.MATHVN.com Giáo viên: Nguyễn Thành Long DĐ: 01694 013 498 12 I 12 tan xdx 0 Gmail: Loinguyen1310@gmail.com sin x 12 d cos x 1 dx ln cos x 12 ln cos x cos x 4 cos x dx sin x Bài 6: Tính tích phân sau I Giải: 2 1 sin x cos xdx cos x cos x dx cos xdx sin x sin x sin x I 4 1 sin x cos xdx 4 Đến đây ta đặt t sin x Hoặc 1 3 2 I cos x cos x sin x dx cos xdx sin xdx sin x sin x 2 4 4 4 Bài tập tự giải có hướng dẫn: 3sin x cos x dx ln 2 3sin x cos x Bài 1: (ĐHTL – 2000) Tính tích phân: I HD: sin x cos x Tách làm hai tích phân I 3 dx dx kết hợp với công thức 2 2 3sin x 4cos x 3sin x cos x 0 sin x cos2 x ta kết 3cos x 4sin x dx 2 3sin x cos x Cách khác: Sử dụng tích phân liên kết là J Bài 2: (DBĐH – A 2005) Tính tích phân sau I sin x.tan xdx ln HD: Ta có sin x tan x 1 cos x sin x và đặt t cos x cos x sin x dx 1 3ln cos x Bài 3: (ĐHQG HCM – B 1997) Tính tích phân sau I HD: www.MATHVN.com Lop12.net (8) www.MATHVN.com Giáo viên: Nguyễn Thành Long DĐ: 01694 013 498 Gmail: Loinguyen1310@gmail.com 2 sin x cos x dx và đặt t cos x sin x 3sin x 4sin x Ta có I dx dx cos x cos x cos x 0 sin x dx 2 cos x Bài 4: (ĐHQGHN – A 1997) Tính tích phân sau I HD: sin x cos2 x Ta có sin x và đặt t cos x cos2 x cos x Bài 5: Tính tích phân sau I sin x x sin x cos x.cos 2 dx ln 2 HD: Ta có sin x cos x.cos x sin x cos x 1 cos x cos x và đặt t cos x cos x dx 1 cos x Bài 6: (ĐHNN І – B 1998) Tính tích phân: I sin x sin 3 x 1 dx ln cos x Bài 7: Tính tích phân: I HD: Phân tích sin 3x sin 3x sin 3x 1 sin x sin 3x.cos 3x và đặt t cos x Bài 8: (ĐHDB – 2004) Tính tích phân sau: I ecos x sin xdx HD: Sử dụng công thức nhân đôi sin x sin x cos x và đặt t cos x Bài 9: (ĐHDB – 2005) Tính tích phân sau: I tan x esin x cos x dx ln e 1 HD: Tách thành tổng hai tích phân đơn giản Bài 10: (ĐH – D 2005) Tính tích phân sau: I esin x cos x cos xdx e 1 HD: Tách thành tổng hai tích phân đơn giản Bài 11: (TN – 2005) Tính tích phân sau: I sin x dx cos x www.MATHVN.com Lop12.net (9) www.MATHVN.com Giáo viên: Nguyễn Thành Long DĐ: 01694 013 498 Bài 12: Tính tích phân sau: I 2sin x sin x cos x Gmail: Loinguyen1310@gmail.com dx HD: Đặt t cos x t cos x cos x sin x 4sin x Bài 13: (HVKTQS – 1996) Tính tích phân sau: I dx dx cos x cos x HD: Đặt t cos x cos x Bài 14: Tính tích phân sau: I cos x dx HD: Phân tích cos x sin x từ đó đặt t sin x sin x dx ln cos x Bài 15: Tính tích phân sau I HD: Phân tích sin x 2sin x cos x và đặt t cos x t cos x cos x cos x 1 b Dạng 2: Tính tích phân dạng I f sin x .cos xdx đặt u sin x du cos xdx a Để tính tích phân dạng a.sin x b.sin x c d cos x dx ta đổi biến cách đặt t c d cos x Bài tập giải mẫu: 2sin x Bài 1: (ĐH – B 2003) Tính tích phân sau I dx sin x Giải: Cách 1: Ta có I 2sin x cos x sin x dx sin x dx 0 Đặt sin x t cos xdx dt www.MATHVN.com Lop12.net (10) www.MATHVN.com Giáo viên: Nguyễn Thành Long DĐ: 01694 013 498 Gmail: Loinguyen1310@gmail.com t x Đổi cận t x 2 1 dt Khi đó I ln t ln 2 21 t Hoặc đặt sin 2x t Cách 2: ' cos 2x 1 sin x d (1 sin x ) 1 I dx dx ln 1 sin2 x ln sin x 1 sin x sin x 2 0 Cách 3: Biến đối – sin x cos x sin x cos x – sin x và sin x cos x sin x d cos x sin x 2sin x cos x sin x I dx dx ln cos x sin x ln sin x cos x sin x cos x sin x 0 0 Hoặc đặt t sin x cos x Bài 2: Tính tích phân sau I cos x cos x dx Giải: Đặt t sin x dt cos xdx t x Đổi cận x t Khi đó I cos x cos x dx dt 2t dt t 3 cos u dt sin udu 2 t u Đổi cận t u Khi đó Đặt t www.MATHVN.com 10 Lop12.net (11) www.MATHVN.com Giáo viên: Nguyễn Thành Long DĐ: 01694 013 498 I dt t sin udu cos u Gmail: Loinguyen1310@gmail.com du 2 u Chú ý: cos u thì bài toán nhanh Ta có thể dùng bước đặt là sin x Bài 3: Tính tích phân sau I cos x dx sin x Giải: cos x cos x 3cos x I dx dx sin x sin x cos x 3 sin x .cos xdx 1 sin x sin x .d sin x 4 sin x d sin x 4 sin x ln sin x C sin x Hoặc đặt t sin x 2 Bài 4: Tính tích phân sau I esin x sin xdx Giải: Đặt t sin x dt sin xdx x t Đổi cận t x sin x Khi đó I e sin xdx et dt et Hoặc I e 0 sin x sin x sin xdx e e sin x d sin x e e 1 Bài tập tự giải và có hướng dẫn Bài 1: (Bộ đề 96) Tính tích phân sau I cos x cos x dx HD: Ta có cos x 2sin x và đặt t sin x Bài 2: (CĐ Kĩ thuật Cao Thắng – 2006) Tính tích phân sau www.MATHVN.com 11 Lop12.net (12) Giáo viên: Nguyễn Thành Long DĐ: 01694 013 498 I sin x 1 sin x dx www.MATHVN.com Gmail: Loinguyen1310@gmail.com 15 HD: 3 Ta có sin x 1 sin x 2sin x 1 sin x cos x và đặt t sin x x Bài 3: Tính tích phân sau I 1 tan x.tan sin xdx 2 0 HD: x x x 2sin cos sin x 2 sin x sin x sin x cos x sin x và đặt t cos x Ta có tan x tan sin x x cos x cos x cos x cos 2 Đs: I ln 2 Bài 4: (ĐHĐN – 1998) Tính tích phân sau I cos x cos x dx HD: Phân tích cos2 x sin x sin x và đặt t sin x t sin x Bài 5: (ĐHBKHN – 1998) Tính tích phân: I cos x sin x cos x dx 0 HD: Phân tích sin x cos x sin 2 x và đặt t sin x Bài 6: (TN – KHP 2005) Tính tích phân sau: I sin x dx ln cos x sin x cos x dx cos x Bài 7: (ĐH BCVT – 1997) Tính tích phân sau: I Bài 8: (CĐSP HCM – 1997) Tính tích phân sau: I Bài 9: (CĐHQ – 1999) Tính tích phân sau I cos xdx 10 ln 5sin x sin x cos x cos x dx cos xdx 11 7sin x cos x Bài 10: (CĐHQ HCM – 1999) Tính tích phân sau I www.MATHVN.com 12 Lop12.net (13) www.MATHVN.com Giáo viên: Nguyễn Thành Long DĐ: 01694 013 498 Bài 9: Tính tích phân I cos3 x sin x.cos xdx Gmail: Loinguyen1310@gmail.com 12 91 HD: t cos3 x cos3 x t Hoặc t cos3 x b Dạng 3: Tính tích phân dạng I a sin x sin x du sin xdx f sin xdx đặt u cos x du sin xdx cos x Bài tập giải mẫu: sin x dx cos x Bài 1: Tính tích phân sau I Giải: Đặt t cos2 x dt sin xdx sin xdx dt x t Đổi cận t x 2 sin x dt dt dx ln t ln 2 t t 1 cos x Khi đó I Hoặc d 1 cos x sin x I dx ln cos x ln 2 cos x cos x 0 sin x dx cos x Bài 2: (HVNH TPHCM – D 2000) Tính tích phân sau I Giải: Ta có: sin x cos x dx 2sin x cos x dx cos x Đặt t cos x dt 2sin x cos xdx sin xdx và cos x t cos x cos x t 1 2t x t Đổi cận x t Khi đó www.MATHVN.com 13 Lop12.net (14) www.MATHVN.com Giáo viên: Nguyễn Thành Long DĐ: 01694 013 498 I 2 2t 3 dt t Gmail: Loinguyen1310@gmail.com 2 6 6 4 dt dt 4t ln t ln t t 3 2 2 Cách khác: 1 cos x sin x 2sin x cos x 2cos x I dx dx d cos x d 1 cos x cos x cos x cos x 0 cos x 2 8 sin xd sin x 4sin x 6ln cos x 6ln cos x 0 sin x 2sin x.cos x sin x.cos x Hoặc phân tích 4 và đặt t cos x cos x cos x cos x 1 d 1 cos x Bài 3: Tính tích phân sau I sin x 1 sin x dx Giải: Đặt t sin x dt 2sin x cos xdx sin xdx x t Đổi cận t x 2 t4 15 Khi đó I sin x 1 sin x dx t dt 4 41 4 Cách khác: I sin x 1 sin x dx 1 sin x 1 sin x d 1 sin x 2 Bài 4: (ĐH – A 2006) Tính tích phân sau: I sin x 15 2 dx cos x 4sin x HD: Cách 1: Phương pháp phân tích kết hợp biến đổi số I sin x 2 dx sin x dx sin x 4sin x 3sin x dt Đặt t 3sin x sin xdx www.MATHVN.com 14 Lop12.net (15) Giáo viên: Nguyễn Thành Long DĐ: 01694 013 498 www.MATHVN.com Gmail: Loinguyen1310@gmail.com t x Đổi cận t x 4 dt 2 Khi đó I t dt t 31 t 31 3 Hoặc đặt t 3sin x Chú ý: Không cần biến đổi mà có thể đặt luôn t cos x sin x t cos x 4sin x Cách 2: I sin x dx sin x sin x 2 3sin x 3 Cách 3: 12 dx 3sin x 30 3sin x sin x d 3sin x Ta có I sin x dx sin x cos x cos x 3cos x 0 4 2 3cos x 3cos x Và đặt t t 2 Tổng quát: Để tính I = sin x cos xdx a cos2 x b sin x Ta đặt: u = dx với a, b a cos x b sin x Bài 5: Tính tích phân sau I sin x cos xdx 4cos x 9sin x HD : Đặt u = cos x sin x u2 = 4cos x sin x udu 5sin x cos xdx Khi đó I udu u u Bài 6: (ĐHTCKTHN - 95) Tính tích phân sau I sin x.cos x b2 cos x c sin x dx HD: www.MATHVN.com 15 Lop12.net (16) www.MATHVN.com Giáo viên: Nguyễn Thành Long DĐ: 01694 013 498 Nếu b c b c thì I 2b 2 sin xdx b Gmail: Loinguyen1310@gmail.com ; 2 2 Nếu b c b c thì đặt t b cos x c sin c x Khi đó dt b sin x.cos x.dx b cos x c sin x bc và tính I sin x cos x Bài 7: Tính tích phân sau I a sin x b cos x dx Giải: Cách 1: sin x cos x Ta có I sin x cos x dx a cos x b sin x a 1 sin x b sin x dx sin x cos x b2 a2 sin x a dx 2tdt b a sin x cos xdx Đặt t b a sin x a t b a sin x a tdt sin x cos xdx b a2 x t b Đổi cận x t a b b ba tdt 1 t 2 b a ab a b a a t b a Khi đó I Cách 2: Đặt t a sin x b cos x dt 2( b a ) sin x cos xdx x t a2 Đổi cận x t b Nếu a b Khi đó I sin x.cos x a sin x b cos x dx b2 b2 a a2 dt t t b a b2 a2 ab b a ab Nếu a b Khi đó I sin x.cos x 2 2 a sin x b cos x sin x.cos xdx 1 sin xdx cos x a 2a 4a 2a 0 dx Bài tập tự giải có hướng dẫn: www.MATHVN.com 16 Lop12.net (17) www.MATHVN.com Giáo viên: Nguyễn Thành Long DĐ: 01694 013 498 Gmail: Loinguyen1310@gmail.com sin x dx ln sin x cos x Bài 1: (ĐHNT – 2001) Tính tích phân sau I HD: sin x 2sin x cos x và đặt t sin x t sin 2 x sin x cos x sin 2 x 14 1 Hoặc I d sin x ln sin x ln 30 4 sin 2 x Phân tích Bài 2: Tính tích phân sau: I e tan x dx cos x HD: Đặt t tan x 3 Bài 3: (Đề 104) Tính tích phân sau: I sin 3 Cách 2: Phân tích I Cách 3: Đặt t tan dx x cos x 3 cos x dx sin x dx sin 2 x x Dạng 4: Tính tích phân dạng I f tan x 1 dx đặt u tan x du dx 1 tan x dx cos x cos x Hoặc: I f tan x tan x dx đặt u tan x du dx cos x Bài tập giải mẫu: dx tan x Bài 1: Tính tích phân sau I Giải: Đặt t tan x dt dt dt dx 1 tan x dx dx 2 cos x tan x t www.MATHVN.com 17 Lop12.net (18) www.MATHVN.com Giáo viên: Nguyễn Thành Long DĐ: 01694 013 498 Gmail: Loinguyen1310@gmail.com x t Đổi cận t x dt t 1 1 dt 1 tdt 1 dt Khi đó I dt 2 1 t 1 t 01 t t2 t2 1 1 t 1 t 0 J1 J2 J3 Tính: J1 ln dt ln t t 1 2 1 ln tdt d t 1 Tính: J ln t t 1 t 1 4 Tính: J Vậy I dt du (với t tan u ) 2 t 1 ln ln ln 8 Cách 2: cos x cos x sin x cos x sin x tan x sin x cos x sin x cos x 14 d sin x cos x Khi đó I dx x ln sin x cos x ln 20 sin x cos x Phân tích Hoặc: Sử dụng đồng thức cos x A cos x sin x B cos x sin x đồng hai vế tìm A và B Bài 2: Tính tích phân I sin x cos x tan x tan x dx Giải: Phân tích I sin x cos x tan Đặt t tan x dt x tan x dx tan tan x x tan x cos x dx dx cos x x t Đổi cận t 1 x Khi đó www.MATHVN.com 18 Lop12.net (19) Giáo viên: Nguyễn Thành Long DĐ: 01694 013 498 Gmail: Loinguyen1310@gmail.com 2t t2 dt 1 t 2t dt 1 dt 1 t 2t 5dt 31 t 12 I www.MATHVN.com t ln t 2t Tính I1 1 1 I 1 ln 3I1 dt t 1 1 4 Đặt t tan u dt tan u 1 du 1 Khi đó I1 du du u 2 tan u 1 4 3 Vậy I ln tan u 1 dx cos x Bài 3: Tính tích phân sau I Giải: Cách 1: 1 dx dx 2 cos x cos x cos x 0 Đặt t tan x dt dx cos x x t Đổi cận t x Ta có I Khi đó I t3 dx t dt 0 t cos x Cách 2: 1 I dx 1 tan x dx cos x cos x tan x 0 1 tan x d tan x tan x x Cách 3: sin x cos x sin x tan x 4 2 cos x cos x cos x cos x cos x cos2 x … đến đây thì quá dễ rùi phải không Cách 4: Phân tích www.MATHVN.com 19 Lop12.net (20) www.MATHVN.com Giáo viên: Nguyễn Thành Long DĐ: 01694 013 498 Gmail: Loinguyen1310@gmail.com u cos x Đặt … Mời bạn đọc tự làm, dễ thôi mà dv dx cos x Hoặc : Đặt t tan x Bài 4: Tính tích phân sau I tan xdx Giải: Cách 1: Đặt t tan x dt tan x 1 dx dx dt 1 t2 x t Đổi cận t x Khi đó 1 4 t t t dt 13 I tan xdx t4 t2 1 dt t du 15 t 1 5 0 0 t 1 0 Cách 2: Phân tích tan x tan x tan x tan x tan x tan x 1 tan x tan x 1 tan x tan x 1 tan x 1 tan x tan x 1 1 cos x Khi đó tan x tan x 13 I tan x tan x 1 dx dx tan x x cos x 15 0 Bài 5: Tính tích phân sau I tan xdx Giải: t tan x dt 1 tan x dx 1 t dt dx dt t 1 x t Đổi cận t x Khi đó www.MATHVN.com 20 Lop12.net (21)