Lý thuyết Ôn tập chương 3 (mới 2024 + Bài Tập) – Toán 12

Lý thuyết Ôn tập chương 3 lớp 12 gồm lý thuyết chi tiết, ngắn gọn và bài tập tự luyện có lời giải chi tiết sẽ giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm Toán 12 Ôn tập chương 3.

1 3,506 21/12/2023
Tải về


Lý thuyết Toán 12 Ôn tập chương 3

A. Lý thuyết

1. Nguyên hàm và tính chất

1.1 Nguyên hàm.

- Định nghĩa

Cho hàm số f(x) xác định trên K (K là khoảng, đoạn hay nửa khoảng của R).

Hàm số F(x) được gọi là nguyên hàm của hàm số f(x) trên K nếu F’(x) = f(x) với mọi xK.

Ví dụ.

- Hàm số F(x) = sinx + 6 là một nguyên hàm của hàm số f(x) = cosx trên khoảng ;+ vì F’(x) = (sinx + 6)’ = cosx với x;+.

- Hàm số F(x)=x+ ​2x3 là một nguyên hàm của hàm số f(x)=5(x3)2 trên khoảng (;  3)(3;+​ )

F'(x)=x+ ​2x3'=5(x3)2=  f(x) với x(;3)(3;+)

- Định lí 1.

Nếu F(x) là một nguyên hàm của f(x) trên K thì với mỗi hằng số C, hàm số G(x) = F(x) + C cũng là một nguyên hàm của f(x) trên K.

- Định lí 2.

Nếu F(x) là một nguyên hàm của hàm số f(x) trên K thì mọi nguyên hàm của f(x) trên K đều có dạng F(x) + C, với C là một hằng số.

Do đó F(x)+C;  Chọ tất cả các nguyên hàm của f(x) trên K.

Kí hiệu: f(x)dx   =   F(x)  +C

- Chú ý: Biểu thức f(x)dx chính là vi phân của nguyên hàm F(x) của f(x), vì dF(x) = F’(x)dx = f(x)dx.

Ví dụ.

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

1.2 Tính chất của nguyên hàm

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

Ví dụ. Tìm nguyên hàm của hàm số f(x)  =  3x2  +​  2sinx trên khoảng ;+.

Lời giải:

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

1.3 Sự tồn tại nguyên hàm

Định lí:

Mọi hàm số f(x) liên tục trên K đều có nguyên hàm trên K.

Ví dụ.

a) Hàm số y=  x có nguyên hàm trên khoảng 0;  +.

xdx=x12dx=23x32+C=23xx+C

b) Hàm số y = 1x có nguyên hàm trên khoảng ;00;+

1xdx  =  lnx  +​  C

1.4 Bảng nguyên hàm của một số hàm số thường gặp

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

Ví dụ. Tính:

a) 3x4+​  x3dx

b) (5ex  4x+​ 2)dx

Lời giải:

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

- Chú ý: Từ đây, yêu cầu tìm nguyên hàm của một hàm số được hiểu là tìm nguyên hàm trên từng khoảng xác định của nó.

2. Phương pháp tính nguyên hàm.

2.1 Phương pháp đổi biến số

- Định lí 1.

Nếu f(u)du=  F(u)  +​  C và u = u(x) là hàm số có đạo hàm liên tục thì:

f(u(x)).u'(x)dx=F(u(x))+C

Hệ quả: Nếu u = ax + b (a ≠ 0), ta có:

f(ax+ ​b)dx=1aF(ax+​ b)+​ C

Ví dụ. Tính (3x+ ​2)3dx.

Lời giải:

Ta có: u3du=  u44  +​ C nên theo hệ quả ta có:

(3x+ ​2)3dx=(3x+2)44  +​  C

Chú ý:

Nếu tính nguyên hàm theo biến mới u (u = u(x)) thì sau khi tính nguyên hàm, ta phải trở lại biến x ban đầu bằng cách thay u bởi u(x).

Ví dụ. Tính sinx.cos2xdx.

Lời giải:

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

2.2 Phương pháp tính nguyên hàm từng phần.

- Định lí 2.

Nếu hai hàm số u = u(x) và v = v(x) có đạo hàm liên tục trên K thì:

u(x).v'(x).dx=u(x).v(x)  u'(x).v(x)dx

- Chú ý.

Vì u’(x) dx = du; v’(x) dx = dv. Nên đẳng thức trên còn được viết ở dạng:

udv  =uv  vdu

Đó là công thức nguyên hàm từng phần.

Ví dụ. Tính

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

Lời giải:

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

3. Khái niệm tích phân

3.1 Diện tích hình thang cong

- Cho hàm số y = f(x) liên tục, không đổi dấu trên đoạn [a; b]. Hình phẳng giới hạn bởi đồ thị của hàm số y = f(x), trục hoành và hai đường thẳng x = a; x = b được gọi là hình thang cong.

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

- Ta xét bài toán tìm diện tích hình thang cong bất kì:

Cho hình thang cong giới hạn bởi các đường thẳng x = a; x = b (a < b); trục hoành và đường cong y = f(x), trong đó f(x) là hàm số liên tục, không âm trên đoạn [a; b].

Với mỗi xa;b, kí hiệu S(x) là diện tích của phần hình thang cong đó nằm giữa hai đường thẳng vuông góc với Ox lần lượt tại a và b.

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

Ta chứng minh được S(x) là một nguyên hàm của f(x) trên đoạn [a; b].

Giả sử F(x) cũng là một nguyên hàm của f(x) thì có một hằng số C sao cho S(x) = F(x) + C.

Vì S(a) = 0 nên F(a) + C = 0 hay C = – F(a).

Vậy S(x) = F(x) – F(a).

Thay x = b vào đẳng thức trên, ta có diện tích của hình thang cần tìm là:

S(b) = F(b) – F(a).

3.2 Định nghĩa tích phân

Cho f(x) là hàm số liên tục trên đoạn [a; b]. Giả sử F(x) là một nguyên hàm của f(x) trên đoạn [a; b].

Hiệu số F(b) – F(a) được gọi là tích phân từ a đến b (hay tích phân xác định trên đoạn [a; b]) của hàm số f(x), kí hiệu abf(x)dx.

Ta còn dùng kí hiệu để chỉ hiệu số F(b) – F(a).

Vậy abf(x)dx=F(x)ab  =F(b)F(a)

Ta gọi ab là dấu tích phân, a là cận dưới, b là cận trên, f(x)dx là biểu thức dưới dấu tích phân và f(x) là hàm số dưới dấu tích phân.

- Chú ý.

Trong trường hợp a = b hoặc a > b, ta quy ước:

aaf(x)dx=0;abf(x)dx=baf(x)dx

Ví dụ.

a) 02(x+2)dx

=x22+2x02=60=6

b) 0π2(2+​ cosx)dx

=2x+​  sinx0π2=(π+1)0=π+1

- Nhận xét.

a) Tích phân của hàm số f từ a đến b có thể kí hiệu là abf(x)dx hay abf(t)dt. Tích phân đó chỉ phụ thuộc vào f và các cận a, b mà không phụ thuộc vào biến x hay t.

b) Ý nghĩa hình học của tích phân.

Nếu hàm số f(x) liên tục và không âm trên đoạn [a; b] thì tích phân abf(x)dx là diện tích S của hình thang cong giới hạn bởi đồ thị của f(x), trục Ox và hai đường thẳng x = a; x = b. Vậy S​ =  abf(x)dx.

4. Tính chất của tích phân.

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

Ví dụ. Tính: 0π(3x4sinx)dx.

Lời giải:

Ta có:

0π(3x4sinx)dx  =  30πxdx  40πsinxdx=  3.x220π  +4cos x0π  =3π22+​​​ (44)=3π22    8

- Tính chất 3.

abf(x)dx=acf(x)dx+cbf(x)dx (a < c < b).

Ví dụ. Tính 22xdx.

Lời giải:

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

5. Phương pháp tính tích phân

5.1 Phương pháp đổi biến số

- Định lí:

Cho hàm số f(x) liên tục trên đoạn [a; b]. Giả sử hàm số x=  φ(t) có đạo hàm liên tục trên đoạn α;  β sao cho φ(α)=a;φ(β)=baφ(t)btα;β.

Khi đó: abf(x)dx=  αβfφ(t).φ'(t)dt

Ví dụ. Tính 011x2dx.

Lời giải:

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

- Chú ý:

Trong nhiều trường hợp ta còn sử dụng phép đổi biến số ở dạng sau:

Cho hàm số f(x) liên tục trên đoạn [a; b]. Để tính abf(x)dx, đôi khi ta chọn hàm số u = u(x) làm biến số mới, trong đó trên đoạn [a; b], u(x) có đạo hàm liên tục và u(x)α;β.

Giả sử có thể viết: f(x) = g(u(x)). u’(x) với xa;  b với g(u) liên tục trên đoạn α;  β

Khi đó, ta có: abf(x)dx=u(a)u(b)g(u)du

Ví dụ. Tính 0πx.sinx2dx.

Lời giải:

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

5.2 Phương pháp tính tích phân từng phần

- Định lí.

Nếu u = u(x) và v = v(x) là hai hàm số có đạo hàm liên tục trên đoạn [a; b] thì:

abu(x).v'(x)dx=u(x).v(x)ababv(x).u'(x)dx

Hay abudv  =uvab  abvdu

Ví dụ. Tính I=0π2xsinxdx.

Lời giải:

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

Ví dụ. Tính I=0e1xln(x+1)dx.

Lời giải:

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

6. Tính diện tích hình phẳng

6.1 Hình phẳng giới hạn bởi một đường cong và trục hoành

Diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số y = f(x) liên tục trên đoạn [a; b], trục hoành và hai đường thẳng x = a; x = b được xác định: S​  =  abf(x)dx.

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

Ví dụ. Tính diện tích hình phẳng được giới hạn bởi y = 5x4 + 3x2, trục hoành và hai đường thẳng x = 0; x = 1.

Lời giải:

Diện tích hình phẳng cần tính là:

S=01  5x4+3x2dx=01  5x4+3x2dx=  x5+​ x301=2

6.2 Hình phẳng được giới hạn bởi 2 đường cong

Diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số y = f(x); y = g(x) liên tục trên đoạn [a; b] và hai đường thẳng x = a; x = b được xác định:

S​  =  abf(x)g(x)dx(*).

- Chú ý.

Khi áp dụng công thức (*), cần khử dấu giá trị tuyệt đối của hàm số dưới dấu tích phân. Muốn vậy ta giải phương trình: f(x) – g(x) = 0 trên đoạn [a; b].

Giả sử phương trình có hai nghiệm c; d (c < d). Khi đó, f(x) – g(x) không đổi dấu trên các đoạn [a; c]; [c; d]; [d; b]. Trên mỗi đoạn đó, chẳng hạn trên [a; c] ta có:

acf(x)g(x)dx=acf(x)  g(x)dx

Ví dụ. Tính diện tích hình phẳng được giới hạn bởi các đường thẳng x = 0; x = 2 và các đồ thị của hai hàm số y = x – 1 và y = x2 – 1.

Lời giải:

Phương trình hoành độ giao điểm của hai đường cong:

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

7. Tính thể tích

7.1 Thể tích của vật thể

Cắt một vật thể (H) bởi hai mặt phẳng (P) và (Q) vuông góc với trục Ox lần lượt tại x = a; x = b (a < b) . Một mặt phẳng tùy ý vuông góc với Ox tại điểm x (a  xb) cắt (H) theo thiết diện có diện tích là S(x). Giả sử S(x) liên tục trên đoạn [a; b].

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

Khi đó, thể tích V của phần vật thể giới hạn bởi hai mặt phẳng (P) và (Q) được xác định bởi công thức: V=abS(x)dx.

7.2 Thể tích khối chóp và khối chóp cụt.

a) Cho khối chóp có diện tích đáy là B, chiều cao h.

Khi đó, thể tích của khối chóp là V=  13B.h.

b) Cho khối chóp cụt tạo bởi khối chóp đỉnh S có diện tích hai đáy lần lượt là B; B’ và chiều cao là h.

Thể tích của khối chóp cụt là:

V=h3B+B.B'+B'

8. Thể tích khối tròn xoay

- Thể tích khối tròn xoay được sinh ra khi quay hình phẳng giới hạn bởi các đường cong y = f(x), trục hoành và hai đường thẳng x = a; x = b quanh trục Ox:

V  =  πabf2(x)dx

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

Ví dụ. Cho hình phẳng giới hạn bởi đường cong , trục hoành và hai đường thẳng x = 0; x = 2. Tính thể tích khối tròn xoay thu được khi quay hình này quanh trục Ox.

Lời giải:

Thể tích khối tròn xoay cần tính là:

V  =  π02x4dx=  πx5502  =32π5

B. Bài tập tự luyện

Bài 1. Trong các cặp hàm số sau, hàm số nào là một nguyên hàm của hàm số còn lại.

a) x3x44  +​  10;

b) e–2x + 2 và – 2e–2x.

Lời giải:

a) Ta có:

x44  +​  10'=  x44'+​ 10'=x3

Do đó, F(x) = x44  +​  10 là một nguyên hàm của hàm số f(x) = x3.

b) Ta có: (e–2x + 2)’ = – 2e–2x nên F(x) = e–2x + 2 là một nguyên hàm của hàm số

f(x) = – 2e–2x.

Bài 2. Tìm nguyên hàm của các hàm số sau:

a) f(x)=2x+​ ex+​ 2;

b) f(x) = sinx + cosx.

Lời giải:

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

Bài 3. Sử dụng phương pháp đổi biến, tính:

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

Lời giải:

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

Bài 4. Sử dụng phương pháp tính nguyên hàm từng phần, tính:

a) (x+ ​2).sinxdx;

b) (x+ ​1).lnxdx.

Lời giải:

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

Bài 5. Tính các tích phân sau:

a) 12x2+4xxdx;

b) π2π3sinxdx.

Lời giải:

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

Bài 6. Sử dụng phương pháp đổi biến, hãy tính:

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

Lời giải:

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

Bài 7. Sử dụng phương pháp tính tích phân từng phần, hãy tính:

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

Lời giải:

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

Bài 8. Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi các đường sau:

a) y = x3 – 3x2 , trục hoành và hai đường thẳng x = 1; x = 4;

b) y = 2 – x2; y = –x.

Lời giải:

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

b) Phương trình hoành độ giao điểm của hai đồ thị :

Lý thuyết Ôn tập chương 3 chi tiết – Toán lớp 12 (ảnh 1)

Bài 9. Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi parabol (P): y = x2 + 3, tiếp tuyến của (P) tại điểm có hoành độ x = 2 và trục tung?

Lời giải:

Ta có: y’ = 2x .

Suy ra: y’(2) = 4 và y(2) = 7.

Phương trình tiếp tuyến của (P) tại điểm có hoành độ x = 2 là

y = 4(x – 2) + 7 = 4x – 1 .

Xét phương trình hoành độ giao điểm của (P) và tiếp tuyến:

x2 + 3 = 4x – 1x2 – 4x + 4 = 0

x = 2

Diện tích hình phẳng cần tính là:

S  =  02x2+​ 3  (4x1)dx=  02x24x+4dx=02x24x+4dx  =  x33  2x2+​  4x02  =83

Bài 10. Tính thể tích khối tròn xoay do hình phẳng giới hạn bởi các đường sau quay quanh Ox.

a) y = x3 + 1; y = 0; x = 0; x = 1;

b) y = –x2 + 2x ; y = 0.

Lời giải:

a) Theo công thức ta có thể tích của khối tròn xoay cần tính là:

V=π01(x3+1)2dx=π01x6+2x3+1dx=πx77+x42+x01=23π14.

b) Phương trình hoành độ giao điểm của hai đồ thị là:

– x2 + 2x = 0x=0x=2

Theo công thức ta có thể tích của khối tròn xoay cần tính là:

V=π02(x2+2x)2dx.=  π02(x4+4x24x3)dx=πx55  ​+4x33x402=16π15

Trắc nghiệm Toán 12 Bài: Ôn tập Chương 3 - Nguyên hàm - Tích phân và ứng dụng

Câu 1. Cho Fx là một nguyên hàm của hàm số fx=sin2x1+cosx thỏa mãn Fπ2=0. Tính F0.

A. F0=2ln2+2.

B. F0=2ln2.

C. F0=ln2.

D. F0=2ln22.

Đáp án: D

Giải thích:

fx=sin2x1+cosx

=2sinx.cosx1+cosx

Đặt u=1+cosxdu=sinxdx cosx=u1.

Trắc nghiệm Ôn tập Chương III - Nguyên hàm - Tích phân và ứng dụng có đáp án - Toán lớp 12 (ảnh 1)

Câu 2. Tìm nguyên hàm của hàm số f(x)=(x+1).sin2x.

Trắc nghiệm Ôn tập Chương III - Nguyên hàm - Tích phân và ứng dụng có đáp án - Toán lớp 12 (ảnh 1)

Đáp án: C

Giải thích:

Đặt u=x+1dv=sin2xdx

du=dxv=12cos2x

Khi đó:

Trắc nghiệm Ôn tập Chương III - Nguyên hàm - Tích phân và ứng dụng có đáp án - Toán lớp 12 (ảnh 1)

Câu 3. Cho hàm số fx 09fxdx=9. Tính 03f3xdx.

A. 03f3xdx=3.

B. 03f3xdx=27.

C. 03f3xdx=3.

D. 03f3xdx=1.

Đáp án: A

Giải thích:

Đặt t=3x dt=3dx

dx=13dt.

Đổi cận x=0t=0

x=3t=9

03f3xdx=1309ftdt

=1309fxdx=3

Câu 4. Trong các khẳng định sau, khẳng định nào sai?

A. dxx=lnx+C.

B. xαdx=xα+1α+1+C,  α1.

C. axdx=axlna+C.

D. 1cos2xdx=tanx+C.

Đáp án: A

Giải thích:

Ta có dxx=lnx+C nên đáp án A sai.

Câu 5. Tính I=2xx2+1dx bằng cách đặt u=x2+1, mệnh đề nào dưới đây đúng?

A. I=2udu.

B. I=udu.

C. I=u2du.

D. I=2u2du.

Đáp án: D

Giải thích:

Đặt u=x2+1

u2=x2+1

2udu=2xdx.

I=2u.u.du

=2u2du

Câu 6. Cho I=03|x2|dx. Khẳng định nào sau đây đúng?

A. I=03x2dx.

B. I=02x2dx+23x2dx.

C. I=02x2dx+23x2dx.

D. I=02x2dx23x2dx.

Đáp án: B

Giải thích:

Ta có: x2=x2,  x2x2,   x<2

Suy ra: I=03|x2|dx

=02x2dx+23x2dx.

Vậy I=02x2dx+23x2dx

Câu 7. Hàm số Fx=x33cosx là một nguyên hàm của hàm số nào sau đây?

A. fx=3x2+cosx.

B. fx=x2+sinx.

C. fx=x2sinx.

D. fx=x412+sinx.

Đáp án: B

Giải thích:

Hàm số F(x) là một nguyên hàm của hàm số f(x)

F'x=fx

Ta có F'x=x33cosx'

=x2+sinx

Câu 8. Tìm 2x+15dx ta được

A. 1122x+16+C.

B. 162x+15+C.

C. 2x+14+C.

D. 52x+14+C.

Đáp án: A

Giải thích:

Ta có 2x+15dx=122x+15d2x+1

=2x+1612+C

Câu 9. Nguyên hàm của hàm số fx=x23x+1x với x0

A. x333x22+lnx+C.

B. x333x22+1x2+C.

C. x33x2+lnx+C.

D. x333x22lnx+C.

Đáp án: A

Giải thích:

Ta có fxdx=x23x+1xdx

=x333x22+lnx+C

Câu 10. Nguyên hàm Fx của hàm số fx=2x4+3x2, x0

A. Fx=2x33+3x+C.

B. Fx=3x33x+C.

C. Fx=x333x+C.

D. Fx=2x333x+C.

Đáp án: D

Giải thích:

Ta có 2x4+3x2dx=2x2+3x2dx

=2x333x+C

Xem thêm các bài tổng hợp lý thuyết Toán lớp 12 đầy đủ, chi tiết khác:

Lý thuyết Số phức

Lý thuyết Cộng, trừ và nhân số phức

Lý thuyết Phép chia số phức

Lý thuyết Phương trình bậc hai với hệ số thực

Lý thuyết Ôn tập chương 4

1 3,506 21/12/2023
Tải về