Quảng cáo
Nguyên hàm và tích phân hàm lượng giác
QR

Nguyên hàm và tích phân hàm lượng giác

Nguồn: toanmath.com

Báo tài liệu không phù hợp
Tài liệu gồm 32 trang được biên soạn bởi các tác giả: Nguyễn Minh Tuấn và Phạm Việt Anh, hướng dẫn phương pháp giải các dạng toán nguyên hàm và tích phân hàm lượng giác từ cơ bản đến nâng cao, thường gặp trong chương trình Giải tích 12 chương 3. Các dạng toán nguyên hàm và tích phân hàm lượng giác trong tài liệu: 1. Các dạng toán cơ bản Dạng 1 . Tính tích phân tổng quát sau: ${I_1} = \int {{{(\sin x)}^n}} dx$, ${I_2} = \int {{{(\cos x)}^n}} dx.$ Dạng 2 . Đôi khi trong khi làm các bài tính tích phân ta bắt gặp các bài toán liên quan tới tích các biểu thức $\sin x$, $\cos x$ khi đó ta sẽ sử dụng các công thức biến tích thành tổng để giải quyết các bài toán này. Sau đây là các công thức cần nhớ: $I = \int {(\cos mx)} (\cos nx)dx$ $ = \frac{1}{2}\int {(\cos (} m – n)x + \cos (m + n)x)dx.$ $I = \int {(\sin mx)} (\sin nx)dx$ $ = \frac{1}{2}\int {(\cos (} m – n)x – \cos (m + n)x)dx.$ $I = \int {(\sin mx)} (\cos nx)dx$ $ = \frac{1}{2}\int {(\sin (} m + n)x + \sin (m – n)x)dx.$ $I = \int {(\cos mx)} (\sin nx)dx$ $ = \frac{1}{2}\int {(\sin (} m + n)x – \sin (m – n)x)dx.$ Dạng 3 . Tính tích phân tổng quát $I = \int {{{\sin }^m}} x{\cos ^n}xdx.$ Dạng 4 . Tính tích phân tổng quát ${I_1} = \int {{{(\tan x)}^n}} dx$, ${I_2} = \int {{{(\cot x)}^n}} dx.$ Dạng 5 . Tính tích phân tổng quát $I = \int {\frac{{{{(\tan x)}^m}}}{{{{(\cos x)}^n}}}} dx$, $I = \int {\frac{{{{(\cot x)}^m}}}{{{{(\sin x)}^n}}}} dx.$ [ads] 2. Các dạng toán biến đổi nâng cao Các bài toán nguyên hàm tích phân lượng giác rất phong phú và do đó sẽ không dừng lại các dạng toán bên trên. Ở phần này ta sẽ cùng tìm hiểu các dạng toán nâng cao hơn, với những phép biến đổi phức tạp hơn. Dạng 1 . Tính tích phân tổng quát $I = \int {\frac{{dx}}{{\sin (x + a)\sin (x + b)}}} .$ Dạng 2 . Tính tích phân tổng quát $I = \int {\tan } (x + a)\tan (x + b)dx.$ Dạng 3 . Tính tích phân tổng quát $I = \int {\frac{{dx}}{{a\sin x + b\cos x}}} .$ Dạng 4 . Tính tích phân tổng quát $I = \int {\frac{{dx}}{{a\sin x + b\cos x + c}}} .$ Dạng 5 . Tính tích phân tổng quát $I = \int {\frac{{dx}}{{a{{\sin }^2}x + b\sin x\cos x + c{{\cos }^2}x}}} .$ Dạng 6 . Xét tích phân tổng quát $I = \int {\frac{{{a_1}\sin x + {b_1}\cos x}}{{{a_2}\sin x + {b_2}\cos x}}} dx.$ Dạng 7 . Xét tích phân tổng quát $I = \int {\frac{{a{{(\sin x)}^2} + b\sin x\cos x + c{{(\cos x)}^2}}}{{m\sin x + n\cos x}}} dx.$ Dạng 8 . Xét tích phân tổng quát $I = \int {\frac{{m\sin x + n\cos x}}{{a{{(\sin x)}^2} + 2b\sin x\cos x + c{{(\cos x)}^2}}}} dx.$ Dạng 9 . Biến đổi nâng cao dạng tích phân: $\int {\frac{{dx}}{{{{(\sin x)}^n}}}} $ và $\int {\frac{{dx}}{{{{(\cos x)}^n}}}} .$

Xem trước nội dung

Chương 1

Các dạng toán và phương pháp

1 Các dạng toán cơ bản

Dạng 1

Tính tích phân tổng quát sau

I1 = Z (sin x)ndx; I2

Z (cos x)ndx

Phương pháp

Ta chú ý các công thức hạbậc sau

sin2x = 1 −cos 2x

2 ; cos2x = 1 + cos 2x

2 ;

sin3x = −sin 3x + 3 sin x

4 ; cos3x = cos 3x + 3 cos x

4

Nếu n chẵn hoặc n = 3 thì ta sẽsửdụng công thức hạbậc triệt để

Nếu n lẻvà lớn hơn 3 thì ta sẽsửdụng phép biến đổi sau.

Biến đổi 1. Ta có

I1 = Z (sin x)ndx = Z (sin x)2p+1dx = Z (sin x)2p sin xdx = − Z 1 −cos2x pd (cos x)

= − Z C0 p −C1 pcos2x + . . . + (−1)kCk p cos2x k + . . . + (−1)pCp p cos2x p d (cos x)

= −

C0 p cos x −1

3C1 pcos3x + . . . + (−1)k

2k + 1Ck p(cos x)2k+1 + . . . + (−1)p

2p + 1Cp p(cos x)2p+1 !

+ C

Biến đổi 2. Ta có

I2 = Z (cos x)ndx = Z (cos x)2p+1dx = Z (cos x)2p cos xdx = Z 1 −sin2x pd (sin x)

1

Nguyễn Minh Tuấn TÍCH PHÂN HÀM LƯỢNG GIÁC

= Z C0 p −C1 psin2x + . . . + (−1)kCk p sin2x k + . . . + (−1)pCp p sin2x p d (sin x)

=

C0 p sin x −1

3C1 psin3x + . . . + (−1)k

2k + 1Ck p(sin x)2k+1 + . . . + (−1)p

2p + 1Cp p(sin x)2p+1 !

+ C

Nhìn chung đây là một dạng toán không khó, cái khó của nó là phép biến đổi tương đối dài và

cồng kềnh ,và mấu chốt là hạbậc dần dần đểđưa vềnguyên hàm cơ bản. Sau đây ta sẽcùng

tìm hiểu ví dụvềphần này!

Tìm các nguyên hàm sau

• I = Z cos6xdx.

• I = Z (sin 5x)9dx.

• I = Z (cos 2x)13dx.

• I = Z (3 + cos x)5dx.

Bài 1

Lời giải

1. Biến đổi nguyên hàm ta có

I = Z cos6xdx = Z cos2x 3dx = Z 1 + cos 2x

2

3 dx

= 1

4

Z (1 + cos 2x)3dx = 1

4

Z 1 + 3 cos 2x + 3cos22x + cos32x dx

= 1

4

Z 1 + 3 cos 2x + 3 (1 + 2 cos 4x)

2 + cos 3x + 3 cos x

4

dx

= 1

16

Z (7 + 12 cos 2x + 12 cos 4x + cos 3x + 3 cos x) dx

= 1

16

7x + 6 sin 2x + 3 sin 4x + 1

3 sin 3x + 3 sin x + C

2. Biến đổi nguyên hàm ta có

I = Z (sin 5x)9dx = Z (sin 5x)8 (sin 5x) dx = −1

5

Z 1 −cos25x 4d (cos 5x)

= −1

5

Z 1 −4cos25x + 6cos45x −4cos65x + cos85x d (cos 5x)

Chinh phục Olympic Toán 2 h Tạp chí và tư liệu toán học

TẠP CHÍ VÀ TƯ LIỆU TOÁN HỌC Phạm Việt Anh

= −1

5

cos 5x −4

3cos35x + 6

5cos55x −4

7cos75x + 1

9cos95x + C

3. Biến đổi nguyên hàm ta có

I = Z (cos 2x)13dx = Z (cos 2x)12 cos 2xdx = 1

2

Z 1 −sin22x 6d (sin 2x)

1 −6sin22x + 15sin42x −20sin62x + 15sin82x −6sin102x + sin122x d (sin 2x)

= 1

2

sin 2x −2sin32x + 3sin52x −20

7 sin72x + 5

3sin92x −6

11sin112x + 1

13sin132x + C

4. Biến đổi nguyên hàm ta có

I = Z (3 + cos x)5dx = Z 35 + 5.34 cos x + 10.33cos2x + 10.32cos3x + 5.3cos4x + cos5x dx

= Z 243 + 405 cos x + 135 (1 + cos 2x) + 45

2 (cos 3x + 3 cos x) + 15

2 (1 + cos 2x)2 + cos5x dx

= Z 378 + 945

2 cos x + 135 cos 2x + 45

2 cos 3x + 15

2

1 + 2 cos 2x + 1 + cos 4x

2

+ cos5x dx

= Z 1557

4 + 945

2 cos x + 150 cos 2x + 45

2 cos 3x + 15

4 cos 4x dx + Z cos4x cos xdx

= 1

4

Z (1557 + 1890 cos x + 600 cos 2x + 90 cos 3x + 15 cos 4x) dx + Z 1 −sin2x 2d (sin x)

= 1

4

1557x + 1890 sin x + 300 sin 2x + 30 sin 3x + 15

4 sin 4x

+ Z 1 −2sin2x + sin4x d (sin x)

= 1

4

1557x + 1894 sin x + 300 sin 2x + 30 sin 3x + 15

4 sin 4x −8

3sin3x + 4

5sin5x + C

Tóm lại. Qua 4 ví dụtrên ta đã phần nào nắm được dạng toán này, riêng ởví dụ4 ta đã sử

dụng tới công thức khai triển hệsốNewton đểkhai trên biểu thức trong dấu nguyên hàm và

các bước còn lại chỉlà biến đổi thông thường.

Chinh phục Olympic Toán 3 h Tạp chí và tư liệu toán học

Trên đây là phần đầu tài liệu — bấm Đọc sách để xem đầy đủ.

Quảng cáo
Quảng cáo