• Skip to main content
  • Skip to secondary menu
  • Bỏ qua primary sidebar
Sách Toán – Học toán

Sách Toán - Học toán

Giải bài tập Toán từ lớp 1 đến lớp 12, Học toán online và Đề thi toán

  • Môn Toán
  • Học toán
  • Toán 12
  • Sách toán
  • Đề thi
  • Ôn thi THPT Toán
  • Tiện ích Toán
Bạn đang ở:Trang chủ / Toán lớp 12 / Tính tích phân bằng phương pháp đổi biến số

Tính tích phân bằng phương pháp đổi biến số

Ngày 23/01/2018 Thuộc chủ đề:Toán lớp 12 Tag với:Tích phân

Tính tích phân bằng phương pháp đổi biến số có 2 loại:

A. Loại 1: (Đặt t = u(x))

Tương tự như nguyên hàm, ta có thể tính tích phân bằng phương pháp đổi biến số như sau:
Để tính tích phân $I=\int\limits_{a}^{b}{f\left( x \right)\text{d}x}$ với $f\left( x \right)=g\left[ u\left( x \right) \right].u’\left( x \right)$, ta có thể thực hiện phép đổi biến như sau
Bước 1. Đặt $t=u\left( x \right)\Rightarrow \text{d}t=u’\left( x \right)\text{d}x$.

Bước 2: Đổi cận \[\left\{ \begin{align}
& x=a\Rightarrow t=u\left( a \right) \\
& x=b\Rightarrow t=u\left( b \right) \\
\end{align} \right..\]
Bước 3. Thay vào ta có $I=\int\limits_{u(a)}^{u(b)}{g\left( t \right)\text{d}t}=G\left( t \right)\left| _{\begin{smallmatrix}
\\ u\left( a \right) \end{smallmatrix}}^{\begin{smallmatrix}
u\left( b \right) \\ \end{smallmatrix}} \right..$

Xem thêm: Tính nguyên hàm bằng Phương pháp đổi biến số

* Ví dụ 1: (Hàm đa thức, có căn)

1) ${I_1} = \int\limits_0^1 {\frac{{xdx}}{{{x^2} + 1}}} $

Đặt t = x$^2$ + 1 → dt = 2xdx → xdx = 0,5dt
Đổi cận: $\left\{ \begin{array}{l}x = 0 \to t = 1\\x = 1 \to t = 2\end{array} \right.$
Vậy : ${I_1} = \int\limits_1^2 {\frac{{xdx}}{{{x^2} + 1}} = \frac{1}{2}\int\limits_1^2 {\frac{{dt}}{t} = \frac{1}{2}\left. {\ln t} \right|} } _1^2 = \frac{1}{2}\ln 2$

2) \(I = \int\limits_0^2 {{x^3}\sqrt {{x^2} + 1} dx}\)

Đặt: \(t = \sqrt {{x^2} + 1} \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}} {{x^2} = {t^2} – 1}\\ {xdx = tdt} \end{array}} \right.\)

Đổi cận: \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}} {x = 0}\\ {x = 2} \end{array}} \right. \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}} {t = 1}\\ {t = \sqrt 5 } \end{array}} \right.\)

Vậy: \(I = \int\limits_1^{\sqrt 5 } {\left( {{t^2} – 1} \right)t.tdt} = \left( {\frac{{{t^5}}}{5} – \frac{{{t^3}}}{3}} \right)\left| {\begin{array}{*{20}{c}} {\sqrt 5 }\\ 1 \end{array} = \frac{2}{{15}} + \frac{{10\sqrt 5 }}{3}} \right.\)

3)  \(\int\limits_0^3 {\frac{x}{{1 + \sqrt {1 + x} }}} dx\)

Đặt: \(t = \sqrt {1 + x} \Rightarrow {t^2} = 1 + x \Rightarrow 2tdt = dx\)

Đổi cận \(x = 0 \Rightarrow t = 1;x = 3 \Rightarrow t = 2\)

\(\begin{array}{l} \int\limits_0^3 {\frac{x}{{1 + \sqrt {1 + x} }}dx = \int\limits_1^2 {\frac{{{t^2} – 1}}{{t + 1}}} } 2tdt = \int\limits_1^2 {2t(t – 1)dt} \\ = \left. {\left( {\frac{2}{3}{t^3} – {t^2}} \right)} \right|_1^2 = \frac{5}{3} \end{array}\)


* Ví dụ 2: (Hàm mũ, logarit)

1) ${I} = \int\limits_0^1 {\frac{{{e^x}dx}}{{{e^x} – 1}}}$

Đặt t = e$^x$ – 1 → dt = e$^x$dx
Đổi cận: $\left\{ \begin{array}{l}x = 1 \to t = e – 1\\x = 2 \to t = {e^2} – 1\end{array} \right.$

Vậy: ${I} = \int\limits_0^1 {\frac{{{e^x}dx}}{{{e^x} – 1}}} = \int\limits_{e – 1}^{{e^2} – 1} {\frac{{dt}}{t} = \left. {\ln t} \right|} _{e – 1}^{{e^2} – 1} = \ln (e + 1)$

2) $I = \int\limits_0^1 {{e^{{x^2} + 1}}xdx} $

Đặt $t = {x^2}+1 \Rightarrow dt = 2xdx$

Đổi cận: $\left\{ \begin{array}{l}x = 0 \to t = 1\\x = 1 \to t = 2\end{array} \right.$

 

$ \Rightarrow I = \frac{1}{2}\int\limits_1^2 {{e^t}dt} = \frac{1}{2}{e^t}\left| \begin{array}{l}2\\1\end{array} \right. = \frac{1}{2}\left( {{e^2} – e} \right)$

3) ${I} = \int\limits_1^e {\frac{{\sqrt {1 + \ln x} dx}}{x}}$

Đặt ${t^{}} = 1 + \ln x\quad \Rightarrow \quad tdt = \frac{1}{x}dx\quad $

Đổi cận: $\left\{ \begin{array}{l}x = 1 \to t = 1\\x = e \to t = 2\end{array} \right.$

${I} = \int\limits_1^e {\frac{{\sqrt {1 + \ln x} dx}}{x}} = \int\limits_1^2 {\sqrt t dt }$

$= \frac{2}{3}.t^\frac{3}{2}|_{1}^{2} = \frac{2}{3}(2\sqrt 2 – 1)$


* Ví dụ 3: (Hàm lượng giác)

1) \(I = \int\limits_0^{\frac{\pi }{2}} {{{\sin }^2}x.\cos x.dx} \)

Đặt \(t = {\mathop{\rm s}\nolimits} {\rm{inx}} \Rightarrow dt = \cos xdx\)

Đổi cận: \(\left\{ \begin{array}{l}x = 0,t = 0\\x = \frac{\pi }{2},t = 1\end{array} \right.\)

\(I = \int\limits_0^1 {{t^2}dt.}=\frac{t^3}{3}|_{0}^{1}=\frac{1}{3} \)

2) ${I} = \int\limits_0^{\frac{\pi }{2}} {\frac{{\cos xdx}}{{{{(\sin x + 1)}^4}}}} $

Đặt : t = sin(x) + 1 → dt = cos(x)dx
Đổi cận: $\left\{ \begin{array}{l}
x = 0 \to t = 1\\
x = \frac{\pi }{2} \to t = 2
\end{array} \right.$
Vậy: ${I} = \int\limits_0^{\frac{\pi }{2}} {\frac{{\cos xdx}}{{{{(\sin x + 1)}^4}}}} = \int\limits_1^2 {\frac{{dt}}{{{t^4}}}} = \left. { – \frac{1}{{3{t^3}}}} \right|_1^2 = \frac{7}{{24}}$

===============

B. Loại 2: (Đặt x = u(t))

Dạng 1:  $\sqrt{{{a}^{2}}-{{x}^{2}}}$ đặt $x=a.sint$

Dạng 2: $\frac{1}{x^2+a^2}$ đặt $x=a.tant$

1) $I = \int\limits_0^2 {\sqrt {4 – {x^2}} dx} $

Đặt $x = 2\sin t$  ($ – \frac{\pi }{2} \le t \le \frac{\pi }{2}$)

$ \Rightarrow dx = 2\cos tdt$

Đổi cận: $\left\{ \begin{array}{l}
x = 0 \to t = 0\\
x = 2 \to t = \frac{\pi }{2}
\end{array} \right.$

$I = \int\limits_0^{\frac{\pi }{2}} {\sqrt {4 – 4{{\sin }^2}t} .2\cos tdt}$

$=\int\limits_0^{\frac{\pi }{2}} {\sqrt {4\left( {1 – {{\sin }^2}t} \right)} .2\cos tdt} $

$ = \int\limits_0^{\frac{\pi }{2}} {\sqrt {4{{\cos }^2}t} .2\cos tdt} = \int\limits_0^{\frac{\pi }{2}} {4{{\cos }^2}tdt} $

$= \int\limits_0^{\frac{\pi }{2}} {2\left( {1 + \cos 2t} \right)dt} $

$ = 2\left( {t + \frac{1}{2}\sin 2t} \right)\left| \begin{array}{l}\frac{\pi }{2}\\0\end{array} \right. = \pi $

2) \(I = \int\limits_0^1 {\frac{{dx}}{{\sqrt {4 – {x^2}} }}}\)

Đặt \(x = 2\sin t\) với \(t \in \left[ { – \frac{\pi }{2};\frac{\pi }{2}} \right] \Rightarrow dx = 2\cos tdt\)

Đổi cận: \(x = 0 \Rightarrow t = 0;x = 1 \Rightarrow t = \frac{\pi }{6}\)

Vậy: \(\int\limits_0^1 {\frac{{dx}}{{\sqrt {4 – {x^2}} }} = \int\limits_0^{\frac{\pi }{6}} {\frac{{2\cos tdt}}{{\sqrt {4 – 4{{\sin }^2}t} }} = } } \int\limits_0^{\frac{\pi }{6}} {\frac{{2\cos tdt}}{{2\cos t}} = } \int\limits_0^{\frac{\pi }{6}} {dt}\)

\(= t\left| {\begin{array}{*{20}{c}} {\frac{\pi }{6}}\\ 0 \end{array}} \right. = \frac{\pi }{6}\)

3) $J = \int\limits_0^1 {\frac{x}{{1 + {x^2}}}dx} $

Đặt $x = \tan t \Rightarrow dx = \frac{1}{{{{\cos }^2}t}}dt$

Đổi cận: \(x = 0 \Rightarrow t = 0;x = 1 \Rightarrow t = \frac{\pi }{4}\)

$ J = \int\limits_0^{\frac{\pi }{4}} {\frac{{\tan t}}{{1 + {{\tan }^2}t}}\left( {1 + {{\tan }^2}t} \right)dt}$

$= \int\limits_0^{\frac{\pi }{4}} {\tan tdt} = \int\limits_0^{\frac{\pi }{4}} {\frac{{\sin t}}{{\cos t}}dt} $

$ = – \int\limits_0^{\frac{\pi }{4}} {\frac{{\left( {\cos t} \right)’}}{{\cos t}}dt} = – \ln \left( {\cos t}\right)\left| \begin{array}{l}\frac{\pi }{4}\\0\end{array} \right. = – \ln \frac{{\sqrt 2 }}{2}$

Bài liên quan:

  1. CHUYÊN ĐỀ TOÁN 12 – TÍCH PHÂN
  2. Cho hàm số \(f\left( x \right)\) liên tục trên \(\mathbb{R}\) thỏa mãn các điều kiện: \(f\left( 0 \right) = 2\sqrt 2 ,\) \(f\left( x \right) > 0,\) \(\forall x \in \mathbb{R}\) và \(f\left( x \right).f’\left( x \right) = \left( {2x + 1} \right)\sqrt {1 + {f^2}\left( x \right)} ,\) \(\forall x \in \mathbb{R}\). Khi đó giá trị \(f\left( 1 \right)\) bằng

  3. Biết\(I = \int\limits_0^{\frac{\pi }{2}} {\frac{{{{\sin }^{2023}}x}}{{{{\sin }^{2023}}x + {{\cos }^{2023}}x}}{\rm{d}}x} = a\frac{\pi }{4} + b\) với \(a,b \in \mathbb{Z}\). Giá trị của biểu thức \(T = {a^2} + {b^2}\) bằng

  4. Cho hàm số \(f\left( x \right) = \left\{ \begin{array}{l}3{x^2} – 2{\rm{ khi }}x \le 1\\2x – 1{\rm{ khi }}x > 1\end{array} \right.\). Tính \(I = \int\limits_{ – \frac{\pi }{2}}^{\frac{\pi }{2}} {f\left( {1 – \sin x} \right)\cos x{\rm{d}}x} \).

  5. Giả sử tích phân \(I = \int\limits_{ – \frac{\pi }{2}}^{\frac{\pi }{2}} {\frac{{{x^2} + \cos x}}{{1 + {3^x}}}dx} = a{\pi ^3} + b\pi + c\), trong đó \(a,b,c \in \mathbb{Q}\). Tính \(S = 8a + 4b + c\)

  6. Bên trong hình vuông cạnh \(a\), dựng hình sao bốn cánh đều như hình vẽ sau (các kích thước cần thiết cho như ở trong hình).

  7. Tính \(\int\limits_1^{\frac{{\sqrt 6 + \sqrt 2 }}{2}} {\frac{{ – 4{x^4} + {x^2} – 3}}{{{x^4} + 1}}{\rm{d}}x} = \frac{{\sqrt 2 }}{8}\left( {a\sqrt 3 + b + c\pi } \right) + 4\), với \(a,b,c\) là các số nguyên. Khi đó \(a + {b^2} + {c^4}\) bằng

  8. Biết \(\int\limits_0^1 {\sqrt {\frac{{2 + x}}{{2 – x}}} dx} = \frac{\pi }{a} + b\sqrt 3 + c\) với \(a,{\rm{ }}b,{\rm{ }}c \in \mathbb{Z}\). Tính \(P = a + b +

    C.\)

  9. Với mọi \(x \in \left[ {1; + \infty } \right)\), hàm số \(f\left( x \right)\) xác định, liên tục, nhận giá trị dương đồng thời thỏa mãn \(3{x^4}f\left( x \right) + {f^3}\left( x \right) = 2{x^5}f’\left( x \right)\) và \(f\left( 1 \right) = 1\). Giá trị của \(f\left( 5 \right)\) bằng

  10. Cho hàm số \(f\left( x \right) = \left\{ \begin{array}{l}3{x^2} + 2x + m\,\,khi\,\,x \ge 1\\5 – 2x\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,khi\,\,x < 1\end{array} \right.\) (\(m\) là tham số thực). Biết rằng \(f\left( x \right)\) có nguyên hàm trên \(\mathbb{R}\) là \(F\left( x \right)\) thỏa mãn \(F\left( { – 2} \right) = – 10\). Khi đó \(F\left( 3 \right)\) bằng

  11. Tích phân \(\int\limits_{ – 1}^1 {\left| x \right|.dx} \) bằng

  12. Cho tích phân \(I = \int\limits_0^{\frac{\pi }{4}} {\frac{{\ln \left( {\sin x + \cos x} \right)}}{{{{\cos }^2}x}}{\rm{d}}x = a\pi + b\ln 2} \) với \(a,\,b \in \mathbb{Q},\,\,a,b\)là các phân số tối giản. Tính giá trị biểu thức \(P = 4a + 2b\).

  13. Biết \(I = \int\limits_1^{\sqrt[4]{3}} {\frac{1}{{x({x^4} + 1)}}} dx = \frac{1}{a}\ln \frac{b}{c}\) với \(a,{\rm{ }}b,{\rm{ }}c \in {\mathbb{N}^ * }\) và \(\frac{b}{c}\) là phân số tối giản. Tính \(T = ab

    C.\)

  14. Biết tích phân \({\rm{I}} = \int\limits_1^2 {\frac{{\ln {{\left( {2{x^2} + 1} \right)}^x} + 2023x}}{{\ln \left[ {{{\left( {2e{x^2} + e} \right)}^{2{x^2} + 1}}} \right]}}} {\rm{dx = }}\,\,a{\rm{.ln3 + }}\,b{\rm{.ln}}\left( {\frac{{\ln 9e}}{{\ln 3e}}} \right)\) . Với \(a,\,b\, \in \mathbb{Q}\) và \(a,\,b\) là các phân số tối giản. Tính \(P = 8a + 4b\)

  15. Cho hàm số \(y = f\left( x \right)\) liên tục trên \(\mathbb{R},\) thỏa mãn \(f\left( {{x^3} + {x^2} + 2023} \right) = x + 1\) với mọi \(x \in \mathbb{R}.\) Tích phân \(\int\limits_{2023}^{2025} {f\left( x \right){\rm{d}}x} \) bằng

Reader Interactions

Để lại một bình luận Hủy

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Sidebar chính

MỤC LỤC

  • HƯỚNG DẪN ÔN THI THPTQG MÔN TOÁN – CHƯƠNG-TRÌNH-MỚI 2025
  • Phát triển các câu tương tự Đề TOÁN THAM KHẢO 2024
  • Học toán lớp 12
  • Chương 1: Ứng Dụng Đạo Hàm Để Khảo Sát Và Vẽ Đồ Thị Của Hàm Số
  • Chương 2: Hàm Số Lũy Thừa Hàm Số Mũ Và Hàm Số Lôgarit
  • Chương 3: Nguyên Hàm – Tích Phân Và Ứng Dụng
  • Chương 1: Khối Đa Diện
  • Chương 2: Mặt Nón, Mặt Trụ, Mặt Cầu
  • Chương 3: Phương Pháp Tọa Độ Trong Không Gian

Booktoan.com (2015 - 2025) Học Toán online - Giải bài tập môn Toán, Sách giáo khoa, Sách tham khảo và đề thi Toán.
Giới thiệu - Liên hệ - Bản quyền - Sitemap - Quy định - Hướng dẫn.