Tổng hợp lý thuyết Toán 12 Chương 4 Kết nối tri thức

Với tóm tắt lý thuyết Toán 12 Chương 4: Nguyên hàm và tích phân sách Kết nối tri thức hay nhất, chi tiết sẽ giúp học sinh lớp 12 nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt môn Toán 12.

Tổng hợp lý thuyết Toán 12 Chương 4 Kết nối tri thức

Quảng cáo

Lý thuyết tổng hợp Chương 4

1. Nguyên hàm

1.1 Nguyên hàm của một hàm số

• Khái niệm nguyên hàm

Cho hàm số f(x) xác định trên một khoảng K (hoặc một đoạn, hoặc 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. Trường hợp K = [a; b] thì các đẳng thức F'(a) = f(a) và F'(b) = f(b) được hiểu là đạo hàm bên phải tại điểm x = a và đạo hàm bên trái tại điểm x = b của hàm số F(x), tức là limxa+FxFaxa=fa và limxbFxFbxb=fb.

• Họ nguyên hàm của một hàm số

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;

Quảng cáo

b) Nếu hàm số G(x) là một nguyên hàm của f(x) trên K thì tồn tại một hằng số C sao cho G(x) = F(x) + C với mọi x 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) + C (C ℝ) là họ các nguyên hàm của f(x) trên K, kí hiệu bởi fxdx.

Chú ý

a) Để tìm họ các nguyên hàm (gọi tắt là tìm nguyên hàm) của hàm số f(x) trên K, ta chỉ cần tìm một nguyên hàm F(x) của f(x) trên K và khi đó fxdx=Fx+C, C là hằng số.

b) Người ta chứng minh được rằng, nếu hàm số f(x) liên tục trên khoảng K thì f(x) có nguyên hàm trên khoảng đó.

c) Biểu thức f(x)dx gọi là vi phân của nguyên hàm F(x), kí hiệu dF(x). Vậy dF(x) = F'(x)dx = f(x)dx.

d) Khi tìm nguyên hàm của một hàm số mà không chỉ rõ tập K, ta hiểu là tìm nguyên hàm của hàm số đó trên tập xác định của nó.

Quảng cáo

1.2. Tính chất cơ bản của nguyên hàm

• Nguyên hàm của tích một hàm số với một hằng số khác 0

kfxdx=kfxdxk0.

• Nguyên hàm của một tổng

fx+gxdx=fxdx+gxdx.

fxgxdx=fxdxgxdx.

1.3. Nguyên hàm của một số hàm số thường gặp

• Nguyên hàm của hàm số lũy thừa

+) Hàm số lũy thừa

Hàm số y = xα, với α ∈ ℝ, được gọi là hàm số lũy thừa.

Tập xác định của hàm số lũy thừa y = xα tùy thuộc vào giá trị của α. Cụ thể:

Quảng cáo

- Với α nguyên dương, tập xác định là ℝ.

- Với α nguyên âm hoặc bằng 0, tập xác định là ℝ\{0}.

- Với α không nguyên, tập xác định là (0; +∞).

+) Hàm số lũy thừa y = xα ℝ) có đạo hàm với mọi x > 0 và xα'=αxα1.

+) Nguyên hàm của hàm số lũy thừa

xαdx=xα+1α+1+Cα1.

1xdx=lnx+C.

• Nguyên hàm của hàm số lượng giác

cosxdx=sinx+C;

sinxdx=cosx+C;

1cos2xdx=tanx+C;

1sin2xdx=cotx+C.

• Nguyên hàm của hàm số mũ

exdx=ex+C.

axdx=axlna+C0<a1.

2. Tích phân

2.1. Khái niệm tích phân

• Diện tích hình thang cong

+) Hình thang cong: Hình phẳng giới hạn bởi đồ thị y = f(x), trục hoành và hai đường thẳng x = a, x = b, (a < b), trong đó f(x) là hàm liên tục không âm trên đọan [a; b], gọi là một hình thang cong.

+) Diện tích hình thang cong

Nếu hàm số f(x) liên tục và không âm trên đoạn [a; b], thì diện tích S của hình thang cong giới hạn bởi đồ thị y = f(x), trục hoành và hai đường thẳng x = a, x = b là S = F(b) – F(a), trong đó F(x) là một nguyên hàm của hàm số f(x) trên đoạn [a; b].

• Định nghĩa tích phân

Cho f(x) là hàm số liên tục trên đoạn [a; b]. Nếu F(x) là một nguyên hàm của hàm số f(x) trên đoạn [a; b] thì hiệu số F(b) – F(a) được gọi là tích phân từ a đến b của hàm số f(x), kí hiệu là abfxdx .

Chú ý

a) Hiệu F(b) – F(a) thường được kí hiệu là Fx|ba . Như vậy abfxdx=Fx|ba .

b) 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.

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

aafxdx=0;abfxdx=bafxdx .

• Ý nghĩa hình học của tích phân

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

2.2. Tính chất của tích phân

1) abkfxdx=kabfxdx  (k là hằng số);

2) abfx+gxdx=abfxdx+abgxdx ;

3) abfxgxdx=abfxdxabgxdx ;

4) abfxdx=acfxdx+cbfxdx  (a < c < b).

3. Ứng dụng hình học của tích phân

3.1. Ứng dụng tích phân để tính diện tích hình phẳng

• Hình phẳng giới hạn bởi một đồ thị hàm số, trục hoành và hai đường thẳng x = a, x = b.

Diện tích S của hình phẳng giới hạn bởi đồ thị của hàm số f(x) liên tục, trục hoành và hai đường thẳng x = a, x = b (a < b), được tính bằng công thức S=abfxdx .

• Hình phẳng giới hạn bởi hai đồ thị hàm số và hai đường thẳng x = a, x = b

Diện tích S của hình phẳng giới hạn bởi đồ thị của hai hàm số f(x), g(x) liên tục trên đoạn [a; b] và hai đường thẳng x = a, x = b, được tính bằng công thức S=abfxgxdx .

Chú ý: Nếu f(x) – g(x) không đổi dấu trên đoạn [a; b] thì

S=abfxgxdx=abfxgxdx

3.2. Ứng dụng tích phân để tính thể tích vật thể

• Tính thể tích vật thể

Cho một vật thể trong không gian Oxyz. Gọi ẞ là phần vật thể giới hạn bởi hai mặt phẳng vuông góc với trục Ox tại các điểm có hoành độ x = a, x = b. Một mặt phẳng vuông góc với trục Ox tại điểm có hoành độ là x cắt vật thể theo mặt cắt có diện tích là S(x). Giả sử S(x) là hàm liên tục trên đoạn [a; b]. Khi đó thể tích V của phần vật thể ẞ được tính bởi công thức V=abSxdx.

• Tính thể tích khối tròn xoay

Cho hàm số f(x) liên tục, không âm trên đoạn [a; b].

Khi quay hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số y = f(x), trục hoành và hai đường thẳng x = a, x = b xung quanh trục hoành, ta được hình khối gọi là một khối tròn xoay.

Khi cắt khối tròn xoay đó bởi một mặt phẳng vuông góc với trục Ox tại điểm x [a; b] được một hình tròn có bán kính f(x).

Thể tích của khối tròn xoay này là V=πabf2xdx .

Bài tập ôn tập Chương 4

1. Bài tập trắc nghiệm

Bài 1. Một nguyên hàm của hàm số f(x) = 9x + 3x2 là:

A. F(x) = 9x + x3.

B. F(x) = 9xln9 + x3.

C. Fx=9xln9+6x.

D. Fx=9xln9+x3.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

F'x=9xln9+x3'=9x+3x2 nên Fx=9xln9+x3là một nguyên hàm của hàm số f(x) = 9x + 3x2.

Bài 2. Các mệnh đề sau, mệnh đề nào sai?

A. kfxdx=kfxdx,k0.

B. fx.gxdx=fxdx.gxdx.

C. fx+gxdx=fxdx+gxdx.

D. 1xdx=lnx+C.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Từ các tính chất của nguyên hàm, ta thấy đáp án B là sai.

Bài 3. Một nguyên hàm của hàm số f(x) = 9x + 3x2 là:

A. F(x) = 9x + x3.

B. F(x) = 9xln9 + x3.

C. Fx=9xln9+6x.

D. Fx=9xln9+x3.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

F'x=9xln9+x3'=9x+3x2nên Fx=9xln9+x3là một nguyên hàm của hàm số f(x) = 9x + 3x2.

Bài 4. Các mệnh đề sau, mệnh đề nào sai?

A. kfxdx=kfxdx,k0.

B. fx.gxdx=fxdx.gxdx.

C. fx+gxdx=fxdx+gxdx.

D. 1xdx=lnx+C.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Từ các tính chất của nguyên hàm, ta thấy đáp án B là sai.

Bài 5. Biết 15fxdx=4 . Giá trị của 153fxdx  bằng

A. 7.

B. 43 .

C. 64.

D. 12.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Ta có 153fxdx=315fxdx  = 3.4 = 12.

Bài 6. Biết F(x) = x3 là một nguyên hàm của hàm số f(x) trên ℝ. Giá trị của 122+fxdx  bằng

A. 234 .

B. 7.

C. 9.

D. 154 .

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Ta có 122+fxdx=122dx+12fxdx=2x|12+Fx|12

=2+x3|12  = 9.

2. Bài tập tự luận

Bài 1. Tìm

a) 2x+exdx;

b) sinxcosxdx.

Hướng dẫn giải

a) 2x+exdx=2xdx+exdx=2.x22+ex+C

=x2+ex+C.

b) sinxcosxdx=sinxdxcosxdx

=cosxsinx+C .

Bài 2. Tìm

a) x2+2x+3x3dx;                        b) 102xdx;               c) 2x1exdx.

Hướng dẫn giải

a) x2+2x+3x3dx=1xdx+2x52dx+3x3dx

=lnx43x3232x2+C .

b) 102xdx=100xdx=100xln100+C .

c) 2x1exdx=2xexdx1exdx=2exdx1exdx

=2exln2e1exln1e+C=2xexln21+1ex+C.

Bài 3. Một vận động viên điền kinh chạy với gia tốc at=124t3+516t2(m/s2), trong đó t là khoảng thời gian tính từ lúc xuất phát. Hỏi vào thời điểm 5 (s) sau khi xuất phát thì vận tốc của vận động viên là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

Ta có vt=atdt=124t3+516t2dt

=196t4+548t3+C

Vì v(0) = 0 nên C = 0.

Do đó vt=196t4+548t3 .

Vào thời điểm 5 (s) sau khi xuất phát thì vận tốc của vận động viên là:

v5=196.54+548.53=625966,51 (m/s).

Bài 4. Tính

a) 013x+1x+3dx ;                        b) 0π2cos2x2dx .

Hướng dẫn giải

a) 013x+1x+3dx =013x2+10x+3dx

=x3+5x2+3x|01= 9.

b) 0π2cos2x2dx=0π21+cosx2dx=0π212dx+0π2cosx2dx

=12x+sinx|0π2=12π2+1

Bài 5. Tính I=22x21dx .

Hướng dẫn giải

I=22x21dx=21x21dx+11x21dx+12x21dx

=21x21dx+111x2dx+12x21dx

=x33x|21+xx33|11+x33x|12

=23+23+23+23+23+23=4

Bài 6. Cho hai quả bóng A, B di chuyển ngược chiều nhau va chạm với nhau. Sau va chạm mỗi quả bóng nảy ngược lại một đoạn thì dừng hẳn. Biết sau khi va chạm, quả bóng A nảy ngược lại với vận tốc vA(t) = 8 – 2t (m/s) và quả bóng B nảy ngược lại với vận tốc vB(t) = 12 – 4t (m/s). Tính khoảng cách giữa hai quả bóng sau khi đã dừng hẳn (giả sử hai quả bóng đều chuyển động thẳng).

Hướng dẫn giải

Thời gian quả bóng A chuyển động từ lúc va chạm đến khi dừng hẳn là

vA(t) = 0 8 – 2t = 0 t = 4 (s).

Quãng đường quả bóng A di chuyển là

SA=0482tdt=8tt2|04=16  (m).

Thời gian quả bóng B chuyển động từ lúc va chạm đến khi dừng hẳn là

vB(t) = 0 12 – 4t = 0 t = 3 (s).

Quãng đường quả bóng B đi được là

SB=03124tdt=12t2t2|03=18  (m).

Khoảng cách giữa hai quả bóng sau khi đã dừng hẳn là:

S = SA + SB = 16 + 18 = 34 (m).

Bài 7. Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi các đường y = 2x, y = 0, x = 0, x = 2.

Hướng dẫn giải

Diện tích cần tính là:

S=022xdx=022xdx=2xln2|02=3ln2.

Bài 8. Cho hình phẳng D giới hạn bởi đường cong y=2+cosx , trục hoành và các đường thẳng x = 0, x=π2 . Tính thể tích khối tròn xoay tạo thành khi D quay quanh trục hoành.

Hướng dẫn giải

Thể tích cần tính là:

V=π0π22+cosxdx=π2x+sinx|0π2=ππ+1.

Bài 9. Nhà bạn Minh cần làm một cái cửa có dạng như hình vẽ bên dưới, nửa dưới là hình vuông, phần phía trên (phần tô đen) là một Parabol. Biết các kích thước a = 2,5m, b = 0,5m, c = 2m. Biết số tiền để làm 1 m2 cửa là 1 triệu đồng. Tính số tiền để làm cửa.

Tổng hợp lý thuyết Toán 12 Chương 4 Kết nối tri thức

Hướng dẫn giải

Tổng hợp lý thuyết Toán 12 Chương 4 Kết nối tri thức

Chọn hệ trục tọa độ như hình vẽ

Gọi (P): y = ax2 + bx + c là Parabol đi qua điểm A(1; 2) và có đỉnh là B(0; 2,5).

Khi đó ta có a+b+c=2b2a=0c=2,5 a=0,5b=0c=2,5 .

Vậy (P): y = −0,5x2 + 2,5.

Do đó diện tích cửa là

S=110,5x2+2,5dx=16x3+2,5x|11=73+73=143  (m2).

Vậy số tiền cần làm cửa là 143  triệu đồng.

Học tốt Toán 12 Chương 4

Các bài học để học tốt Bài tập cuối chương 4 Toán lớp 12 hay khác:

Xem thêm tóm tắt lý thuyết Toán lớp 12 Kết nối tri thức hay khác:

Xem thêm các tài liệu học tốt lớp 12 hay khác:

ĐỀ THI, GIÁO ÁN, GÓI THI ONLINE DÀNH CHO GIÁO VIÊN VÀ PHỤ HUYNH LỚP 12

Bộ giáo án, đề thi, bài giảng powerpoint, khóa học dành cho các thầy cô và học sinh lớp 12, đẩy đủ các bộ sách cánh diều, kết nối tri thức, chân trời sáng tạo tại https://tailieugiaovien.com.vn/ . Hỗ trợ zalo VietJack Official


Giải bài tập lớp 12 Kết nối tri thức khác
Tài liệu giáo viên