CHỦ ĐỀ 5: NGUYÊN HÀM CỦA HÀM HỮU TỈ
A. LÝ THUYẾT
I. Các công thức cần nhớ
(1). 1 dx 1 dx ln x a C ln ax b C x a ax b a = + + → = + + + + ∫ ∫
(2). 2 2 dx 1 x a ln C x a 2a x a − = + − + ∫
(3). 2 2 2 2 1 1 x 1 1 u dx arctan C du arctan C x a a a u a a a = + → = + + + ∫ ∫
II. Nguyên hàm dạng ( ) ( )
P x dx I Q x = ∫
Nếu bậc của tử số lớn hơn hoặc của mẫu số thực hiện phép chia đa thức ta có:
( ) ( ) ( ) ( ) ( )
P x P' x g x . Q x Q x = + Dưới đây là một số dạng thường gặp.
Dạng 1: ( ) P x dx I ax b = + ∫
Phân tích: ( ) ( ) P x k g x ax b ax b = + + + khi đó ( ) dx I g x dx k ax b = + + ∫ ∫
Dạng 2: 2 mx n I dx ax bx c + = + + ∫
Trường hợp 1: 2 b 4ac 0 ∆= − >
Phân tích: ( )( ) 2 1 2 1 2
mx n mx m 1 A B ax bx c a x x x x a x x x x + + = = + + + − − − −
(Đồng nhất hệ số để tìm A, B).
( ) 1 2 1 I Aln x x Bln x x C. a ⇒= − + − +
Trường hợp 2: 2 b 4ac 0 ∆= − =
( )
( ) ( ) ( ) ( )
0 2 2 2 2 0 0 0 0
m x x p mx n mx n m P a.x bx c a x x a x x a x x a x x
− + + + = = = + + + − − − −
Trường hợp 3: 2 b 4ac 0 ∆= − <
Phân tích: ( )
( )
2 2 2 0
k 2ax b mx n p ax bx c ax bx c a x x q
+ + = + + + + + − +
Khi đó ( )
( )
2
2 2 2 0
kd ax bx c p 1 I dx ax bx c a x x n
+ + = + + + − + ∫ ∫
Dạng 3: ( ) ( )
P x dx I Q x = ∫ với ( ) 3 2 Q x ax bx cx d = + + +
Trường hợp 1: ( )( )( ) 3 2 1 2 3 ax bx cx d a x x x x x x + + + = − − −
Phân tích: ( )
3 2 1 2 3
P x A B C ax bx cx d x x x x x x = + + + + + − − −
Trường hợp 2: ( )( ) 2 3 2 1 2 ax bx cx d a x x x x + + + = − −
Phân tích: ( )
( )
2 3 2 1 2
P x A Bx C ax bx cx d x x x x
+ = + + + + − −
Trường hợp 3: ( )( ) 3 2 2 1 ax bx cx d a x x mx nx p + + + = − + + trong đó 2 mx nx p 0 + + = vô nghiệm.
Phân tích: ( )
3 2 2 1
P x A Bx C ax bx cx d x x mx nx p + = + + + + − + +
Dạng 4: [Tham khảo và nâng cao]: ( )
4 2 P x dx I x a = ± ∫ trong đó bậc của P(x) nhỏ hơn 4.
Trường hợp 1: ( )
4 2 P x dx I x a = + ∫
Phân tích: ( ) ( ) ( ) 2 2 3
4 2 4 2 A x a B x a Cx Dx P x
x a x a
+ + − + + = + +
Khi đó ta có:
2 2
1 1 2 2 4 2 2 2 2
a a d x 1 x a du x x I dx dx I a x a u 2a a x x 2a x x
− + + = = = → = + + + − + ∫ ∫ ∫ ∫
2 2
2 2 2 2 4 2 2 2 2
a a d x 1 x a du x x I dx dx I a x a u 2a a x x 2a x x
+ − − = = = → = + − + + − ∫ ∫ ∫ ∫
( ) 4 2 3 4 2 3 4 2 4 2 d x a x dx 1 1 I ln x a C x a 4 x a 4
+ = = = + + + + ∫ ∫
( ) 2
4 4 4 2 4 2 2 2 d x xdx 1 1 du I I . x a 2 x a 2 u a = = → = + + + ∫ ∫ ∫
Từ đó suy ra nguyên hàm ( )
4 2 P x dx I x a = + ∫
Trường hợp 2: ( )
4 2 P x dx I x a = − ∫
Phân tích: ( ) ( ) 3 2
4 2 4 2 Ax Bx Cx D P x
x a x a
+ + + = − −
Khi đó xét: ( ) ( ) 4 2 2 3
1 1 4 2 4 2 4 2 2 2 d x a d x Ax Bx A B A du B dv I dx I x a 4 x a 2 x a 4 u 2 v a
− + = = + → = + − − − − ∫ ∫ ∫ ∫ ∫
Phân tích
2
2 4 2 2 2 Cx D M N I dx dx x a x a x a + = = + − − + ∫ ∫ (Đồng nhất tìm M, N).
Dạng 5 [Tham khảo và nâng cao]: Một số nguyên hàm hữu tỷ khi Q(x) là đa thức bậc 6.
• ( )( ) 1 6 3 3 3 3 dx dx 1 1 1 I x 1 2 x 1 x 1 x 1 x 1 = = = − − − + − + ∫ ∫ ∫
• ( )
2
2 2 3 6 3 2 xdx 1 dx 1 du I I x 1 2 2 u 1 x 1 = = → = − − − ∫ ∫ ∫
• ( ) 3 2
3 3 6 6 2 d x x dx 1 1 du I I x 1 3 x 1 3 u 1 = = → = − − − ∫ ∫ ∫
• ( ) 2 2 3
4 4 6 6 3 x d x x dx 1 1 udu I I x 1 2 x 1 2 u 1 = = → = − − − ∫ ∫ ∫
• ( ) ( ) ( )( )
4 2 2 4
5 6 2 4 2 6 2 4 2 x x 1 x 1 2 x dx dx dx dx I dx 2 x 1 x 1 x x 1 x 1 x 1 x x 1
+ + + − − = = = − − − − + + − − + + ∫ ∫ ∫ ∫ ∫
Với ( ) ( ) 2 2 2 2
4 2 4 2 4 2 4 2 x 1 x 1 dx 1 1 x 1 1 x 1 K dx dx dx x x 1 2 x x 1 2 x x 1 2 x x 1
+ − − + − = = = − + + + + + + + + ∫ ∫ ∫ ∫
2 2
2 2 2 2 2
1 1 1 1 d x d x 1 1 1 1 1 1 x x x x dx dx 1 1 1 2 2 2 2 1 x 1 x 1 x 1 x 3 x x x x
− + + − = − = − + + + + + − − + ∫ ∫ ∫ ∫
2 2 1 du 1 dv K 2 u 3 2 v 1 → = − + − ∫ ∫
B. VÍ DỤ MINH HỌA
Ví dụ 1: Tìm nguyên hàm của các hàm số sau:
A. 1 4 I dx 2x 1 = − ∫ B. 2 x 1 I dx x 1 + = − ∫ C. 3 2x 1 I dx 3 4x + = − …
Trên đây là phần đầu tài liệu — bấm Đọc sách để xem đầy đủ.