Câu 1.
Để tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số $y = x^2 - 4x + 3$, trục hoành và hai đường thẳng $x = 1$ và $x = 2$, ta thực hiện các bước sau:
1. Xác định khoảng tích phân:
- Giới hạn dưới là $x = 1$.
- Giới hạn trên là $x = 2$.
2. Tính diện tích bằng cách tích phân hàm số từ $x = 1$ đến $x = 2$:
\[ S = \int_{1}^{2} |x^2 - 4x + 3| \, dx \]
3. Xác định dấu của hàm số trong khoảng $[1, 2]$:
- Ta thấy rằng $x^2 - 4x + 3 = (x-1)(x-3)$.
- Trong khoảng $[1, 2]$, $(x-1)$ dương và $(x-3)$ âm, do đó $x^2 - 4x + 3$ âm.
4. Vì hàm số âm trong khoảng này, ta sẽ tính tích phân của $-(x^2 - 4x + 3)$:
\[ S = \int_{1}^{2} -(x^2 - 4x + 3) \, dx \]
\[ S = \int_{1}^{2} (-x^2 + 4x - 3) \, dx \]
5. Thực hiện tích phân:
\[ S = \left[ -\frac{x^3}{3} + 2x^2 - 3x \right]_{1}^{2} \]
6. Thay các giá trị vào:
\[ S = \left( -\frac{2^3}{3} + 2 \cdot 2^2 - 3 \cdot 2 \right) - \left( -\frac{1^3}{3} + 2 \cdot 1^2 - 3 \cdot 1 \right) \]
\[ S = \left( -\frac{8}{3} + 8 - 6 \right) - \left( -\frac{1}{3} + 2 - 3 \right) \]
\[ S = \left( -\frac{8}{3} + 2 \right) - \left( -\frac{1}{3} - 1 \right) \]
\[ S = \left( -\frac{8}{3} + \frac{6}{3} \right) - \left( -\frac{1}{3} - \frac{3}{3} \right) \]
\[ S = \left( -\frac{2}{3} \right) - \left( -\frac{4}{3} \right) \]
\[ S = -\frac{2}{3} + \frac{4}{3} \]
\[ S = \frac{2}{3} \]
Vậy diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số $y = x^2 - 4x + 3$, trục hoành và hai đường thẳng $x = 1$ và $x = 2$ là $\frac{2}{3}$.
Đáp án đúng là: C. $\frac{2}{3}$
Câu 2.
Theo định lý cơ bản của Calculus, nếu $F(x)$ là một nguyên hàm của hàm số $f(x)$ trên tập $\mathbb{R}$, thì ta có:
\[ \int_{a}^{b} f(x) \, dx = F(b) - F(a) \]
Do đó, mệnh đề đúng là:
A. $\int_{a}^{b} f(x) \, dx = F(b) - F(a)$
Đáp án: A.
Câu 3.
Để tính diện tích S của hình phẳng giới hạn bởi các đường \( y = f(x) \), \( y = 0 \), \( x = -1 \) và \( x = 2 \), ta chia hình phẳng thành hai phần:
1. Phần từ \( x = -1 \) đến \( x = 1 \)
2. Phần từ \( x = 1 \) đến \( x = 2 \)
Diện tích của mỗi phần sẽ được tính bằng tích phân của hàm số \( f(x) \) trên khoảng tương ứng.
- Diện tích phần từ \( x = -1 \) đến \( x = 1 \):
\[ A_1 = \left| \int_{-1}^{1} f(x) \, dx \right| \]
- Diện tích phần từ \( x = 1 \) đến \( x = 2 \):
\[ A_2 = \left| \int_{1}^{2} f(x) \, dx \right| \]
Tổng diện tích S sẽ là:
\[ S = A_1 + A_2 \]
Do đó:
\[ S = \left| \int_{-1}^{1} f(x) \, dx \right| + \left| \int_{1}^{2} f(x) \, dx \right| \]
Trong các lựa chọn đã cho, chỉ có đáp án B đúng vì:
\[ S = -\int_{-1}^{1} f(x) \, dx + \int_{1}^{2} f(x) \, dx \]
Đáp án đúng là: B. \( S = -\int_{-1}^{1} f(x) \, dx + \int_{1}^{2} f(x) \, dx \).
Câu 4.
Để tính tích phân \( I = \int_{0}^{9} [2f(x) + 3g(x)] \, dx \), ta sẽ sử dụng tính chất tuyến tính của tích phân.
Bước 1: Tính tích phân của mỗi thành phần riêng lẻ.
\[
\int_{0}^{9} 2f(x) \, dx = 2 \int_{0}^{9} f(x) \, dx
\]
\[
\int_{0}^{9} 3g(x) \, dx = 3 \int_{0}^{9} g(x) \, dx
\]
Bước 2: Thay các giá trị đã biết vào.
\[
\int_{0}^{9} f(x) \, dx = 37
\]
\[
\int_{0}^{9} g(x) \, dx = -16 \quad (\text{vì } \int_{0}^{9} g(x) \, dx = -\int_{9}^{0} g(x) \, dx)
\]
Bước 3: Tính các tích phân riêng lẻ.
\[
2 \int_{0}^{9} f(x) \, dx = 2 \times 37 = 74
\]
\[
3 \int_{0}^{9} g(x) \, dx = 3 \times (-16) = -48
\]
Bước 4: Cộng các kết quả lại để tìm \( I \).
\[
I = \int_{0}^{9} [2f(x) + 3g(x)] \, dx = 74 + (-48) = 26
\]
Vậy đáp án đúng là:
B. \( I = 26 \).
Câu 5.
Để tìm các nguyên hàm của hàm số \( f(x) = x^4 + x^2 \), chúng ta sẽ tính nguyên hàm từng phần của mỗi hạng tử trong tổng.
Bước 1: Tính nguyên hàm của \( x^4 \):
\[ \int x^4 \, dx = \frac{x^5}{5} + C_1 \]
Bước 2: Tính nguyên hàm của \( x^2 \):
\[ \int x^2 \, dx = \frac{x^3}{3} + C_2 \]
Bước 3: Cộng các kết quả trên lại:
\[ \int (x^4 + x^2) \, dx = \frac{x^5}{5} + \frac{x^3}{3} + C \]
Trong đó, \( C = C_1 + C_2 \) là hằng số tích phân.
Vậy, các nguyên hàm của hàm số \( f(x) = x^4 + x^2 \) là:
\[ \frac{x^5}{5} + \frac{x^3}{3} + C \]
Do đó, đáp án đúng là:
A. $\frac{1}{5}x^5 + \frac{1}{3}x^3 + C$
Đáp án: A. $\frac{1}{5}x^5 + \frac{1}{3}x^3 + C$
Câu 6.
Để tính $\int^2_0[2f(x)-1]dx$, ta sẽ sử dụng tính chất của tích phân và các phép toán liên quan.
Bước 1: Ta viết lại tích phân theo tính chất phân phối:
\[
\int^2_0[2f(x)-1]dx = \int^2_0 2f(x) dx - \int^2_0 1 dx
\]
Bước 2: Tính từng phần riêng lẻ:
- Đầu tiên, ta tính $\int^2_0 2f(x) dx$. Theo tính chất tích phân, ta có:
\[
\int^2_0 2f(x) dx = 2 \int^2_0 f(x) dx
\]
Biết rằng $\int^2_0 f(x) dx = 5$, nên:
\[
2 \int^2_0 f(x) dx = 2 \times 5 = 10
\]
- Tiếp theo, ta tính $\int^2_0 1 dx$. Đây là tích phân của hằng số 1 từ 0 đến 2:
\[
\int^2_0 1 dx = [x]^2_0 = 2 - 0 = 2
\]
Bước 3: Kết hợp hai kết quả trên:
\[
\int^2_0[2f(x)-1]dx = 10 - 2 = 8
\]
Vậy đáp án đúng là:
\[
\boxed{8}
\]
Câu 7.
Thể tích của khối tròn xoay tạo thành khi quay hình phẳng (H) xung quanh trục Ox được tính bằng công thức:
\[ V = \pi \int_{a}^{b} [f(x)]^2 \, dx \]
Trong bài này, hàm số \( f(x) = e^x \), và khoảng tích phân từ \( x = 0 \) đến \( x = 1 \).
Ta có:
\[ V = \pi \int_{0}^{1} (e^x)^2 \, dx = \pi \int_{0}^{1} e^{2x} \, dx \]
Bây giờ, ta tính tích phân:
\[ \int_{0}^{1} e^{2x} \, dx \]
Sử dụng phương pháp đổi biến, đặt \( u = 2x \), thì \( du = 2 \, dx \) hay \( dx = \frac{1}{2} \, du \).
Khi \( x = 0 \), ta có \( u = 0 \); khi \( x = 1 \), ta có \( u = 2 \).
Do đó:
\[ \int_{0}^{1} e^{2x} \, dx = \int_{0}^{2} e^u \cdot \frac{1}{2} \, du = \frac{1}{2} \int_{0}^{2} e^u \, du \]
Tích phân của \( e^u \) là \( e^u \):
\[ \frac{1}{2} \int_{0}^{2} e^u \, du = \frac{1}{2} \left[ e^u \right]_{0}^{2} = \frac{1}{2} \left( e^2 - e^0 \right) = \frac{1}{2} (e^2 - 1) \]
Vậy thể tích của khối tròn xoay là:
\[ V = \pi \cdot \frac{1}{2} (e^2 - 1) = \frac{\pi}{2} (e^2 - 1) \]
Đáp án đúng là:
B. $\frac{\pi}{2}(e^2 - 1)$
Câu 8.
Muốn tìm họ nguyên hàm của hàm số \( f(x) = \cos x \), ta cần tìm tất cả các hàm số \( F(x) \) sao cho đạo hàm của chúng bằng \( f(x) \).
Ta biết rằng đạo hàm của \( \sin x \) là \( \cos x \). Do đó, nếu \( F(x) = \sin x + C \), thì đạo hàm của \( F(x) \) sẽ là:
\[ F'(x) = (\sin x + C)' = \cos x \]
Như vậy, họ nguyên hàm của hàm số \( f(x) = \cos x \) là:
\[ \int \cos x \, dx = \sin x + C \]
Vậy đáp án đúng là:
A. \( \sin x + C \)
Đáp án: A. \( \sin x + C \)
Câu 9.
Để tìm hàm số \( F(x) \) biết rằng \( F(x) \) là một nguyên hàm của hàm số \( f(x) = \sqrt{x} \) và \( F(1) = 1 \), chúng ta thực hiện các bước sau:
Bước 1: Tìm nguyên hàm của \( f(x) = \sqrt{x} \).
Ta có:
\[ f(x) = \sqrt{x} = x^{\frac{1}{2}} \]
Nguyên hàm của \( x^{\frac{1}{2}} \) là:
\[ \int x^{\frac{1}{2}} \, dx = \frac{x^{\frac{1}{2} + 1}}{\frac{1}{2} + 1} + C = \frac{x^{\frac{3}{2}}}{\frac{3}{2}} + C = \frac{2}{3} x^{\frac{3}{2}} + C = \frac{2}{3} x \sqrt{x} + C \]
Vậy:
\[ F(x) = \frac{2}{3} x \sqrt{x} + C \]
Bước 2: Xác định hằng số \( C \) bằng cách sử dụng điều kiện \( F(1) = 1 \).
Thay \( x = 1 \) vào \( F(x) \):
\[ F(1) = \frac{2}{3} \cdot 1 \cdot \sqrt{1} + C = \frac{2}{3} + C \]
Theo điều kiện \( F(1) = 1 \):
\[ \frac{2}{3} + C = 1 \]
\[ C = 1 - \frac{2}{3} = \frac{1}{3} \]
Bước 3: Viết lại hàm số \( F(x) \) với giá trị của \( C \) đã tìm được.
\[ F(x) = \frac{2}{3} x \sqrt{x} + \frac{1}{3} \]
Vậy hàm số \( F(x) \) là:
\[ F(x) = \frac{2}{3} x \sqrt{x} + \frac{1}{3} \]
Đáp án đúng là:
B. \( F(x) = \frac{2}{3} x \sqrt{x} + \frac{1}{3} \)