Câu 45:
Để tìm nguyên hàm của $\int \frac{-2x}{1 - x^2} \, dx$, chúng ta sẽ thực hiện các bước sau:
Bước 1: Xác định phương pháp giải.
- Nhận thấy rằng mẫu số $1 - x^2$ có thể được viết lại dưới dạng $(1 - x)(1 + x)$, nhưng trong trường hợp này, việc sử dụng phương pháp thay đổi biến sẽ đơn giản hơn.
Bước 2: Thay đổi biến.
- Đặt $u = 1 - x^2$. Khi đó, $du = -2x \, dx$.
Bước 3: Thay vào biểu thức nguyên hàm.
- Biểu thức nguyên hàm trở thành:
\[ \int \frac{-2x}{1 - x^2} \, dx = \int \frac{du}{u}. \]
Bước 4: Tính nguyên hàm.
- Nguyên hàm của $\frac{1}{u}$ là $\ln |u| + C$.
- Do đó, $\int \frac{du}{u} = \ln |u| + C$.
Bước 5: Quay lại biến ban đầu.
- Thay $u = 1 - x^2$ vào kết quả trên, ta có:
\[ \int \frac{-2x}{1 - x^2} \, dx = \ln |1 - x^2| + C. \]
Vậy, đáp án đúng là:
D. $\ln |1 - x^2| + C$.
Câu 46:
Để tìm nguyên hàm của hàm số \( y = \sin^3 x \cdot \cos x \), chúng ta sẽ sử dụng phương pháp thay đổi biến số.
Bước 1: Xác định biến số mới.
Gọi \( u = \sin x \). Khi đó, đạo hàm của \( u \) theo \( x \) là:
\[ \frac{du}{dx} = \cos x \]
Do đó, \( du = \cos x \, dx \).
Bước 2: Thay đổi biến số trong nguyên hàm.
Nguyên hàm ban đầu là:
\[ \int \sin^3 x \cdot \cos x \, dx \]
Thay \( u = \sin x \) và \( du = \cos x \, dx \), ta có:
\[ \int u^3 \, du \]
Bước 3: Tính nguyên hàm của \( u^3 \).
\[ \int u^3 \, du = \frac{u^4}{4} + C \]
Bước 4: Quay lại biến số ban đầu.
Thay \( u = \sin x \) vào kết quả trên, ta được:
\[ \frac{\sin^4 x}{4} + C \]
Vậy nguyên hàm của hàm số \( y = \sin^3 x \cdot \cos x \) là:
\[ \frac{1}{4} \sin^4 x + C \]
Đáp án đúng là: B. $\frac{1}{4}\sin^4 x + C$.
Câu 47:
Để tính tích phân \( P = \int \frac{x + 1}{\sqrt{x^2 + 1}} \, dx \), ta thực hiện như sau:
Bước 1: Tách tích phân thành hai phần:
\[ P = \int \frac{x}{\sqrt{x^2 + 1}} \, dx + \int \frac{1}{\sqrt{x^2 + 1}} \, dx \]
Bước 2: Tính từng phần riêng lẻ.
Phần thứ nhất: \( \int \frac{x}{\sqrt{x^2 + 1}} \, dx \)
- Đặt \( u = x^2 + 1 \). Khi đó \( du = 2x \, dx \) hoặc \( x \, dx = \frac{1}{2} \, du \).
Thay vào tích phân:
\[ \int \frac{x}{\sqrt{x^2 + 1}} \, dx = \int \frac{\frac{1}{2} \, du}{\sqrt{u}} = \frac{1}{2} \int u^{-\frac{1}{2}} \, du \]
\[ = \frac{1}{2} \cdot 2u^{\frac{1}{2}} + C_1 = \sqrt{u} + C_1 = \sqrt{x^2 + 1} + C_1 \]
Phần thứ hai: \( \int \frac{1}{\sqrt{x^2 + 1}} \, dx \)
- Ta biết rằng \( \int \frac{1}{\sqrt{x^2 + 1}} \, dx = \ln |x + \sqrt{x^2 + 1}| + C_2 \).
Bước 3: Kết hợp lại hai phần đã tính:
\[ P = \sqrt{x^2 + 1} + \ln |x + \sqrt{x^2 + 1}| + C \]
Vậy đáp án đúng là:
B. \( P = \sqrt{x^2 + 1} + \ln |x + \sqrt{x^2 + 1}| + C \)
Câu 48:
Để tìm nguyên hàm của hàm số \( y = \sin^2 x \cdot \cos^3 x \), chúng ta sẽ thực hiện các bước sau:
Bước 1: Xác định phương pháp giải.
- Ta nhận thấy rằng hàm số có dạng \( \sin^2 x \cdot \cos^3 x \). Để dễ dàng tính nguyên hàm, ta có thể sử dụng phương pháp đổi biến số.
Bước 2: Đổi biến số.
- Gọi \( u = \sin x \). Khi đó, \( du = \cos x \, dx \).
Bước 3: Biến đổi hàm số ban đầu.
- Ta có:
\[ y = \sin^2 x \cdot \cos^3 x = \sin^2 x \cdot \cos^2 x \cdot \cos x = u^2 \cdot (1 - u^2) \cdot du \]
\[ y = u^2 \cdot (1 - u^2) \cdot du = u^2 \cdot (1 - u^2) \cdot du = u^2 \cdot (1 - u^2) \cdot du = u^2 - u^4 \]
Bước 4: Tính nguyên hàm.
- Nguyên hàm của \( u^2 - u^4 \) là:
\[ \int (u^2 - u^4) \, du = \int u^2 \, du - \int u^4 \, du \]
\[ = \frac{u^3}{3} - \frac{u^5}{5} + C \]
Bước 5: Quay lại biến số ban đầu.
- Thay \( u = \sin x \) vào kết quả trên:
\[ \frac{\sin^3 x}{3} - \frac{\sin^5 x}{5} + C \]
Vậy nguyên hàm của hàm số \( y = \sin^2 x \cdot \cos^3 x \) là:
\[ \frac{1}{3}\sin^3 x - \frac{1}{5}\sin^5 x + C \]
Do đó, đáp án đúng là:
B. $\frac{1}{3}\sin^3 x - \frac{1}{5}\sin^5 x + C$.
Câu 49:
Để tìm nguyên hàm của hàm số \( f(x) = x \sin \sqrt{1 + x^2} \), chúng ta sẽ sử dụng phương pháp đổi biến số.
Bước 1: Đặt \( t = \sqrt{1 + x^2} \). Khi đó:
\[ t^2 = 1 + x^2 \]
\[ x^2 = t^2 - 1 \]
\[ x \, dx = t \, dt \]
Bước 2: Thay vào biểu thức ban đầu:
\[ f(x) = x \sin \sqrt{1 + x^2} \]
\[ f(t) = t \sin t \]
Bước 3: Tìm nguyên hàm của \( t \sin t \):
\[ \int t \sin t \, dt \]
Áp dụng phương pháp tích phân từng phần, đặt:
\[ u = t \quad \text{và} \quad dv = \sin t \, dt \]
\[ du = dt \quad \text{và} \quad v = -\cos t \]
Theo công thức tích phân từng phần:
\[ \int u \, dv = uv - \int v \, du \]
Ta có:
\[ \int t \sin t \, dt = -t \cos t - \int (-\cos t) \, dt \]
\[ = -t \cos t + \int \cos t \, dt \]
\[ = -t \cos t + \sin t + C \]
Bước 4: Quay lại biến số ban đầu:
\[ t = \sqrt{1 + x^2} \]
Do đó:
\[ \int x \sin \sqrt{1 + x^2} \, dx = -\sqrt{1 + x^2} \cos \sqrt{1 + x^2} + \sin \sqrt{1 + x^2} + C \]
Vậy nguyên hàm của hàm số \( f(x) = x \sin \sqrt{1 + x^2} \) là:
\[ F(x) = -\sqrt{1 + x^2} \cos \sqrt{1 + x^2} + \sin \sqrt{1 + x^2} + C \]
Đáp án đúng là:
B. \( F(x) = -\sqrt{1 + x^2} \cos \sqrt{1 + x^2} + \sin \sqrt{1 + x^2} \)
Câu 50:
Để tìm nguyên hàm của hàm số \( f(x) = x(1-x)^{10} \), chúng ta sẽ sử dụng phương pháp đổi biến và tích phân từng phần.
Bước 1: Đổi biến
Gọi \( u = 1 - x \). Khi đó \( du = -dx \) và \( x = 1 - u \).
Bước 2: Thay đổi biến vào hàm số
\[ f(x) = x(1-x)^{10} = (1-u)u^{10} \]
Bước 3: Tính nguyên hàm
\[ \int (1-u)u^{10} \, du = \int (u^{10} - u^{11}) \, du \]
Bước 4: Tích phân từng phần
\[ \int u^{10} \, du - \int u^{11} \, du = \frac{u^{11}}{11} - \frac{u^{12}}{12} + C \]
Bước 5: Quay lại biến ban đầu
\[ u = 1 - x \]
\[ \frac{(1-x)^{11}}{11} - \frac{(1-x)^{12}}{12} + C \]
Bước 6: Viết lại kết quả
\[ F(x) = \frac{(x-1)^{11}}{11} - \frac{(x-1)^{12}}{12} + C \]
Do đó, đáp án đúng là:
D. \( F(x) = \frac{(x-1)^{11}}{11} - \frac{(x-1)^{12}}{12} + C \)
Đáp án: D. \( F(x) = \frac{(x-1)^{11}}{11} - \frac{(x-1)^{12}}{12} + C \)
Câu 51:
Để tính nguyên hàm của hàm số $\int \cos x \cdot \sin^2 x \, dx$, chúng ta sẽ thực hiện các bước sau:
Bước 1: Xác định phương pháp tính nguyên hàm.
- Ta nhận thấy rằng $\cos x$ là đạo hàm của $\sin x$. Do đó, chúng ta có thể sử dụng phương pháp thay đổi biến số để tính nguyên hàm này.
Bước 2: Thay đổi biến số.
- Đặt $u = \sin x$. Khi đó, $du = \cos x \, dx$.
Bước 3: Viết lại nguyên hàm theo biến mới.
- $\int \cos x \cdot \sin^2 x \, dx = \int u^2 \, du$.
Bước 4: Tính nguyên hàm của $u^2$.
- $\int u^2 \, du = \frac{u^3}{3} + C$.
Bước 5: Quay trở lại biến số ban đầu.
- Thay $u = \sin x$ vào kết quả trên, ta được:
\[ \int \cos x \cdot \sin^2 x \, dx = \frac{\sin^3 x}{3} + C \]
Do đó, nguyên hàm của hàm số $\int \cos x \cdot \sin^2 x \, dx$ là $\frac{\sin^3 x}{3} + C$.
Vậy đáp án đúng là:
C. $\sin^3 x + C$
Đáp số: C. $\sin^3 x + C$
Câu 52:
Để tính $\int \frac{dx}{x \cdot \ln x}$, chúng ta sẽ sử dụng phương pháp thay đổi biến số.
Bước 1: Xác định biến số mới.
Gọi $u = \ln x$. Khi đó, $du = \frac{1}{x} dx$.
Bước 2: Thay đổi biến số trong tích phân.
$\int \frac{dx}{x \cdot \ln x} = \int \frac{1}{\ln x} \cdot \frac{1}{x} dx = \int \frac{1}{u} du$
Bước 3: Tính tích phân mới.
$\int \frac{1}{u} du = \ln |u| + C$
Bước 4: Quay lại biến số ban đầu.
Thay $u = \ln x$ vào kết quả trên:
$\ln |u| + C = \ln |\ln x| + C$
Vậy đáp án đúng là:
D. $\ln |\ln x| + C$
Đáp số: D. $\ln |\ln x| + C$
Câu 53:
Để tính $\int x\sqrt{x^2+3}dx$, chúng ta sẽ sử dụng phương pháp đổi biến số.
Bước 1: Đặt $u = x^2 + 3$.
Khi đó, $du = 2x dx$ hoặc $x dx = \frac{1}{2} du$.
Bước 2: Thay vào biểu thức tích phân:
\[
\int x\sqrt{x^2+3}dx = \int \sqrt{u} \cdot \frac{1}{2} du = \frac{1}{2} \int u^{1/2} du
\]
Bước 3: Tính tích phân:
\[
\frac{1}{2} \int u^{1/2} du = \frac{1}{2} \cdot \frac{u^{3/2}}{\frac{3}{2}} + C = \frac{1}{2} \cdot \frac{2}{3} u^{3/2} + C = \frac{1}{3} u^{3/2} + C
\]
Bước 4: Quay lại biến số ban đầu:
\[
\frac{1}{3} u^{3/2} + C = \frac{1}{3} (x^2 + 3)^{3/2} + C
\]
Vậy đáp án đúng là:
\[
\boxed{\frac{1}{3}(x^2 + 3)^{3/2} + C}
\]
Câu 54:
Để tìm nguyên hàm của hàm số \( y = \sin^3 x \cdot \cos x \), chúng ta sẽ sử dụng phương pháp thay đổi biến số.
Bước 1: Xác định biến số mới.
Gọi \( u = \sin x \). Khi đó, đạo hàm của \( u \) theo \( x \) là:
\[ \frac{du}{dx} = \cos x \]
Hay \( du = \cos x \, dx \).
Bước 2: Thay đổi biến số trong nguyên hàm.
Nguyên hàm ban đầu là:
\[ \int \sin^3 x \cdot \cos x \, dx \]
Thay \( u = \sin x \) và \( du = \cos x \, dx \), ta có:
\[ \int u^3 \, du \]
Bước 3: Tính nguyên hàm của \( u^3 \).
\[ \int u^3 \, du = \frac{u^4}{4} + C \]
Bước 4: Quay lại biến số ban đầu.
Thay \( u = \sin x \) vào kết quả trên, ta được:
\[ \frac{\sin^4 x}{4} + C \]
Vậy nguyên hàm của hàm số \( y = \sin^3 x \cdot \cos x \) là:
\[ \frac{1}{4} \sin^4 x + C \]
Đáp án đúng là: A. $\frac{1}{4}\sin^4 x + C$.
Câu 55:
Để tìm nguyên hàm của hàm số \( f(x) = x \sqrt{1 + x^2} \), chúng ta sẽ sử dụng phương pháp đổi biến.
Bước 1: Đặt \( u = 1 + x^2 \). Khi đó, \( du = 2x \, dx \) hoặc \( x \, dx = \frac{1}{2} \, du \).
Bước 2: Thay vào biểu thức ban đầu:
\[
\int x \sqrt{1 + x^2} \, dx = \int \sqrt{u} \cdot \frac{1}{2} \, du = \frac{1}{2} \int \sqrt{u} \, du.
\]
Bước 3: Tính nguyên hàm của \( \sqrt{u} \):
\[
\frac{1}{2} \int \sqrt{u} \, du = \frac{1}{2} \int u^{1/2} \, du = \frac{1}{2} \cdot \frac{2}{3} u^{3/2} + C = \frac{1}{3} u^{3/2} + C.
\]
Bước 4: Quay lại biến \( x \):
\[
\frac{1}{3} u^{3/2} + C = \frac{1}{3} (1 + x^2)^{3/2} + C.
\]
Vậy nguyên hàm của hàm số \( f(x) = x \sqrt{1 + x^2} \) là:
\[
F(x) = \frac{1}{3} (\sqrt{1 + x^2})^3 + C.
\]
Do đó, đáp án đúng là:
A. \( F(x) = \frac{1}{3} (\sqrt{1 + x^2})^3 \).