CHỦ ĐỀ 3: PHƯƠNG PHÁP ĐỔI BIẾN TÌM NGUYÊN HÀM
DẠNG 1. ĐỔI BIẾN SỐ HÀM SỐ VÔ TỈ (Đặt t = hàm theo biến x)
Mẫu 1: Đổi biến hàm số vô tỷ đơn giản
Nguyên hàm ( ) f x dx ∫ trong đó ( ) ( ) n f x g x = ta đặt ( ) ( ) n n t g x t g x = ⇒ =
( ) 1 n nt dt g x dx − ′ ⇒ = . Khi đó ( ) ( ) . f x dx h t dt = ∫ ∫
Mẫu 2: Nguyên hàm dạng ( ) . x f a dx ∫
Ta đặt ( ) ( ). ln .ln .ln
x x x f t dt dt t a dt a adx dx f a dx t a t a = ⇒ = ⇒ = ⇒ = ∫ ∫ .
Mẫu 3: Nguyên hàm dạng ( ) ln . f x dx
x ∫
Ta đặt 1 ln . t x dt dx x = ⇒ = Khi đó ( ) ( ) ln . f x dx f t dt x = ∫ ∫
Chú ý: Nếu nguyên hàm Mẫu 2 và Mẫu 3 có chứa căn thức, ta nên đặt t bằng căn thức.
Ví dụ với nguyên hàm
2 ln .
ln 1
x dx I x x = + ∫ ta nên đặt 2 2 2 ln 1 ln 1. t x t x = + ⇒ = +
1 1 2 2ln . ln . . tdt x dx tdt x dx x x ⇒ = ⇒ = Khi đó 2 ln 1 tdt I dt t C x C t = = = + = + + ∫ ∫ .
Ví dụ 1: Tìm các nguyên hàm sau:
a) 3 2 4 . I x x dx = + ∫ b) ( )
3 2 4 . I x x dx = + ∫
c)
( )
. 1
dx I x x = + ∫ d)
3 1 . 9 I dx x x = + ∫
Lời giải
a) Đặt 2 2 2 4 4 2 d 2 . t x t x t t xdx tdt xdx = + ⇒ = + ⇒ = ⇔ =
Khi đó ( ) ( ) 2 2 2 4 2 4 4 . 4 I x x xdx t t tdt t t dt = + = − = − ∫ ∫ ∫
( ) ( ) 5 3 2 2 5 3 4 4 4 4 . 5 3 5 3
x x t t C C + + = − + = − +
b) Đặt 2 2 2 4 4 2 2 . t x t x tdt xdx tdt xdx = + ⇒ = + ⇒ = ⇔ =
Khi đó ( ) ( )
5 2 5 3 2 3 4 4 4 . . 5 5
x t I x x dx t tdt t dt C C + = + = = = + = + ∫ ∫ ∫
c) Đặt 2 2 t x t x tdt dx = ⇒ = ⇒ =
Khi đó ( ) ( )
( ) ( ) 2 2 1 2 2 1 1 2 . 1 1 1 1
t t dt tdt dt I dt t t t t t t t t
+ − = = = = − + + + + ∫ ∫ ∫ ∫
2ln 2ln 1 2ln 2ln . 1 1
t x t t C C C t x = − + + = + = + + +
d) Đặt 3 2 3 2 9 9 2 3 t x t x tdt x dx = + ⇒ = + ⇒ =
Ta có:
( )
2
2 3 3 3 1 3 2
3 9 . 9 3 9
x tdt I dx dx t t x x x x = = = − + + ∫ ∫ ∫
( )( )
( ) ( ) ( )( ) 2 3 3 2 2 1 1 1 1 3 3 3 3 9 3 3 9 3 3 9
t t dt dt dt t t t t t t t
+ − − = = = = − − + − + − + − ∫ ∫ ∫ ∫
3
3 1 3 1 9 3 ln ln . 9 3 9 9 3
t x C C t x
− + − = + = + + + +
Ví dụ 2: Tìm các nguyên hàm sau:
a) 2 1 . 1
x
x e I dx e + = + ∫ b)
2 ln 1 . ln x I dx x x + = ∫
c) ln . 2ln 1 . x x I dx x + = ∫ d) ln . . ln 2
x I dx x x = + ∫
Lời giải
a) Đặt x x t e dt e dx dt tdx = ⇒ = ⇒ =
Khi đó ( ) ( )
( ) ( ) ( )
2
2 2 2 2 2 1 2 1 ln ln 1
x x d t t t dt t dt I t t C e e C t t t t t t
+ + + = = = = + + = + + + + + ∫ ∫ ∫
( ) ( ) ln ln 1 ln 1 . x x x e e C x e C = + + + = + + +
Cách 2: 2 1 1 1 1 1 1 1 + + + = = = + = + + + + + ∫ ∫ ∫ ∫ ∫
x x x x x
x x x x e e e e e dx I dx dx dx dx e e e e
( ) ( ) 1 ln 1 . 1
x
x x d e x e x C e
+ = + = + + + + ∫
b) Đặt ln dx t x dt x = ⇒ =
Khi đó
2 2 2 1 1 ln ln ln ln . 2 2 t t x I dt t dt t C x C t t + = = + = + + = + + ∫ ∫
c) Đặt 2 2 2ln 1 2ln 1 2 . dx dx t x t x tdt tdt x x = + ⇒ = + ⇒ = ⇔ =
Khi đó: ( )
2 5 3 4 2 1 1 2 2 10 6 t t t I tdt t t dt C − = = − = − + ∫ ∫
( ) ( ) 5 3 2ln 1 2ln 1 . 10 6
x x t C + + ⇒ = − +
d) Đặt 2 ln 2 ln 2 2 dx t x t x tdt x = + ⇒ = + ⇒ =
Khi đó ( ) ( )
3 2 3 2 2 ln 2 2 2 .2 2 2 4 4 ln 2 . 3 3
x t t I tdt t dt t C x C t
+ − = = − = − + = − + + ∫ ∫
Ví dụ 3: Tìm nguyên hàm của các hàm số sau:
a) 1 4 1
xdx I x = + ∫ b) 3 2 2 2 I x x dx = + ∫ c)
2
3 1
x dx I x = − ∫
Lời giải
a) Đặt ( )
2
2 2 2 1
1 2 4 . 1 4 2 4 1 4 1 1 8 4 1 4
t tdt tdt dx xdx t x t x I t dt t t t x x
− = = + ⇔ = + → → = = = − − = + ∫ ∫ ∫
( )
3 3 4 1 1 1 4 1 . 8 3 8 3
x t t C x C + = − + = − + +
b) Đặt ( ) 2 2 2 2 2 3 2 2 2 2 2 2 2 . 2 . t x t x x t xdx tdt x dx x xdx t tdt = + ⇔ = + → = − ⇔ = → = = −
( ) ( ) ( ) ( ) 5 3 2 2 5 3 2 3 2 4 2 2 2 2 2 2. . 2 2 2. 5 3 5 3
x x t t I x x dx t t tdt t t dt C C + + = + = − = − = − + = − + ∫ ∫ ∫
c) Đặt ( )
( )
2 2 2 2 2 2 3 2 2 2 1 1 1 1 2 1 1
dx tdt t tdt x dx t x t x x t I t x t x
= − − = − ⇔ = − ⇔ = − → → = = − = − − ∫ ∫
( ) ( ) ( ) ( ) 5 3 5 3 2 2 4 2 1 2 1 2 2 1 2 2 1 2 2 1 5 3 5 3
x x t t t dt t t dt t C x C − − = − − = − − + = − − + + = …
Trên đây là phần đầu tài liệu — bấm Đọc sách để xem đầy đủ.