THCS
THCS
Chào mừng bạn đến với bài học về Lý thuyết Nguyên hàm Toán 12 tại montoan.com.vn. Nguyên hàm là một khái niệm quan trọng trong giải tích, đóng vai trò then chốt trong việc giải quyết các bài toán tích phân. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn một cái nhìn tổng quan và chi tiết về lý thuyết nguyên hàm, giúp bạn nắm vững kiến thức và tự tin giải các bài tập.
1. Khái niệm nguyên hàm
1. Khái niệm nguyên hàm
| Cho hàm số f(x) xác định trên một khoảng K (hoặc một đoạn, một nửa khoảng). Hàm số F(x) được gọi là một nguyên hàm của hàm số f(x) trên K nếu F’(x) = f(x) với mọi x thuộc K. |
Chú ý:
Giả sử hàm số F(x) là một nguyên hàm của f(x) trên K. Khi đó:
a) Với mỗi hằng số C, hàm số F(x) + C cũng là một nguyên hàm của f(x) trên K.
b) Nếu hàm số G(x) là một nguyên hàm của f(x) trên K thì tồn tại một hằng số C sao chp G(x) = F(x) + C với mọi x thuộc K.
Như vậy, nếu F(x) là một nguyên hàm của f(x) trên K thì mọi nguyên hàm của f(x) trên K đều có dạng F(x) + C (C là hằng số). Ta gọi F(x) + với C thuộc R là họ các nguyên hàm của f(x) trên K, kí hiệu \(\int {f(x)dx} = F(x) + C\).
Ví dụ: Chứng minh \(\int {kdx} = kx + C\) với k là hằng số khác 0.
Giải:
Ta có \((kx)' = k\) nên \(F(x) = kx\) là một nguyên hàm của hàm số \(f(x) = k\).
Vậy \(\int {kdx} = kx + C\).
Nhận xét:
Ta có \(\int {0dx} = C\), \(\int {dx} = \int {1dx} = x + C\).
2. Nguyên hàm của một số hàm số thường gặp
Nguyên hàm của hàm số lũy thừa
+ \(\int {{x^\alpha }dx = \frac{{{x^{\alpha + 1}}}}{{\alpha + 1}} + C(\alpha \ne - 1)} \) + \(\int {\frac{1}{x}x = \ln \left| x \right| + C} \) |
Ví dụ:
a) \(\int {{x^5}dx} = \frac{1}{6}{x^6} + C\).
b) \(\int {{x^{\sqrt 2 }}dx} = \frac{1}{{\sqrt 2 + 1}}{x^{\sqrt 2 + 1}} + C\).
c) \(\int {{x^{ - 1}}dx} = \int {\frac{1}{x}dx = } \ln \left| x \right| + C\).
Nguyên hàm của hàm số mũ
+ \(\int {{e^x}dx = {e^x} + C} \) + \(\int {{a^x}dx = \frac{{{a^x}}}{{\ln a}} + C(0 < a \ne 1)} \) |
Ví dụ:
a) \(\int {{4^x}dx} = \frac{{{4^x}}}{{\ln 4}} + C\).
b) \(\int {{e^{3x}}dx} = \int {{{\left( {{e^3}} \right)}^x}dx} = \frac{{{{\left( {{e^3}} \right)}^x}}}{{\ln {e^3}}} + C = \frac{1}{3}{e^{3x}} + C\).
c) \(\int {{2^x}{{.3}^x}dx} = \int {{6^x}dx} = \frac{{{6^x}}}{{\ln 6}} + C\).
Nguyên hàm của hàm số lượng giác
+ \(\int {\cos xdx = \sin x + C} \) + \(\int {\sin xdx = - \cos x + C} \) + \(\int {\frac{1}{{{{\cos }^2}x}}dx = \tan x + C} \) + \(\int {\frac{1}{{{{\sin }^2}x}}dx = - \cot x + C} \) |
Ví dụ:
a) \(\int {(1 + {{\tan }^2}x)dx} = \int {\frac{1}{{{{\cos }^2}x}}dx} = \tan x + C\).
b) Tìm nguyên hàm F(x) của hàm số f(x) = sinx, biết \(F(2\pi ) = 0\).
Ta có \(\int {\sin xdx} = - \cos x + C\).
F(x) là nguyên hàm của hàm số f(x) = sinx nên có dạng F(x) = -cosx + C.
Vì \(F(2\pi ) = 0\) nên \( - \cos 2\pi + C = 0\) hay \( - 1 + C = 0\), suy ra C = 1.
Vậy F(x) = 1 – cosx.
3. Tính chất cơ bản của nguyên hàm
Nếu hai hàm số f(x) và g(x) liên tục trên K thì: + \(\int {kf(x)dx = k\int {f(x)dx(k \ne 0)} } \) + \(\int {\left[ {f(x) + g(x)} \right]} dx = \int {f(x)dx + \int {g(x)dx} } \) + \(\int {\left[ {f(x) - g(x)} \right]} dx = \int {f(x)dx - \int {g(x)dx} } \) |
Ví dụ:
a) \(\int {6{x^3}dx} = 6\int {{x^3}dx} = 6.\frac{{{x^4}}}{4} + C = \frac{3}{2}{x^4} + C\).
b) \(\int {(3{x^2} - \cos x)dx} = 3\int {{x^2}dx} - \int {\cos xdx} = {x^3} - \sin x + C\).
c) \(\int {\left( {\frac{2}{{{{\cos }^2}x}} - {5^x}} \right)dx} = 2\int {\frac{1}{{{{\cos }^2}x}}dx} - \int {{5^x}dx} = 2\tan x - \frac{{{5^x}}}{{\ln 5}} + C\).
Nguyên hàm của một hàm số f(x) trên một khoảng I là một hàm số F(x) sao cho đạo hàm của F(x) bằng f(x) trên khoảng I. Ký hiệu: F'(x) = f(x). Việc tìm nguyên hàm được gọi là phép tính tích phân bất định.
Nếu F'(x) = f(x) trên khoảng I, thì F(x) được gọi là một nguyên hàm của f(x) trên khoảng I. Một hàm số f(x) có vô số nguyên hàm, khác nhau ở một hằng số cộng. Tập hợp tất cả các nguyên hàm của f(x) được gọi là họ các nguyên hàm của f(x).
Dưới đây là một số dạng nguyên hàm cơ bản mà bạn cần nắm vững:
∫xn dx = (xn+1)/(n+1) + C, với n ≠ -1
Để tính nguyên hàm của các hàm số phức tạp hơn, chúng ta sử dụng các quy tắc sau:
∫[f(x) ± g(x)] dx = ∫f(x) dx ± ∫g(x) dx
∫kf(x) dx = k∫f(x) dx, với k là một hằng số
∫u dv = uv - ∫v du
Đặt t = g(x), dt = g'(x) dx. Khi đó, ∫f(g(x))g'(x) dx = ∫f(t) dt
Ví dụ 1: Tính ∫(x2 + 2x + 1) dx
Giải: ∫(x2 + 2x + 1) dx = ∫x2 dx + 2∫x dx + ∫1 dx = (x3)/3 + x2 + x + C
Ví dụ 2: Tính ∫sin(2x) dx
Giải: Đặt t = 2x, dt = 2 dx. Khi đó, ∫sin(2x) dx = ∫sin(t) (dt/2) = (1/2)∫sin(t) dt = (1/2)(-cos(t)) + C = (-1/2)cos(2x) + C
Lý thuyết Nguyên hàm Toán 12 là một phần quan trọng của chương trình giải tích. Việc nắm vững các định nghĩa, tính chất, quy tắc và các dạng nguyên hàm cơ bản sẽ giúp bạn giải quyết các bài toán tích phân một cách hiệu quả. Hãy luyện tập thường xuyên để củng cố kiến thức và nâng cao kỹ năng giải toán của mình. Chúc bạn học tốt tại montoan.com.vn!
