TopStudy

Đáp án và lời giải

Giải SBT Toán 12 Chân trời sáng tạo Bài 2. Tích phân có đáp án

Về trang đề

Câu 1

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

a) ∫02(3x−2)(3x+2)dx=∫02(9x2−4)dx\int\limits_0^2 {\left( {3x - 2} \right)\left( {3x + 2} \right)dx} = \int\limits_0^2 {\left( {9{x^2} - 4} \right)dx}

=(3x3−4x)∣02= \left. {\left( {3{x^3} - 4x} \right)} \right|_0^2

= (3.23^{3} – 4.2) – (3.03^{3} – 4.0) = 16.

b) ∫12t2(5t2−2)dt=∫12(5t4−2t2)dt\int\limits_1^2 {{t^2}\left( {5{t^2} - 2} \right)dt} = \int\limits_1^2 {\left( {5{t^4} - 2{t^2}} \right)dt}

=(t5−23t3)∣12= \left. {\left( {{t^5} - \frac{2}{3}{t^3}} \right)} \right|_1^2

=(25−23.23)−(15−23.13)= \left( {{2^5} - \frac{2}{3}{{.2}^3}} \right) - \left( {{1^5} - \frac{2}{3}{{.1}^3}} \right)

=793= \frac{{79}}{3}.

c) ∫−11(x−2)(x2+2x+4)dx=∫−11(x3−8)dx\int\limits_{ - 1}^1 {\left( {x - 2} \right)\left( {{x^2} + 2x + 4} \right)dx} = \int\limits_{ - 1}^1 {\left( {{x^3} - 8} \right)dx}

=(x44−8x)∣−11=−16= \left. {\left( {\frac{{{x^4}}}{4} - 8x} \right)} \right|_{ - 1}^1 = - 16.

Câu 2

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

a) ∫121−2xx2dx=∫12(1x2−2x)dx=(−1x−2ln⁡∣x∣)∣12\int\limits_1^2 {\frac{{1 - 2x}}{{{x^2}}}dx} = \int\limits_1^2 {\left( {\frac{1}{{{x^2}}} - \frac{2}{x}} \right)dx} = \left. {\left( { - \frac{1}{x} - 2\ln \left| x \right|} \right)} \right|_1^2

=(−12−2ln⁡2)−(−1−2ln⁡1)=12−2ln⁡2.= \left( { - \frac{1}{2} - 2\ln 2} \right) - \left( { - 1 - 2\ln 1} \right) = \frac{1}{2} - 2\ln 2.

b)

∫12(x+1x)2dx=∫12(x+1x+2)dx\int\limits_1^2 {{{\left( {\sqrt x + \frac{1}{{\sqrt x }}} \right)}^2}dx} = \int\limits_1^2 {\left( {x + \frac{1}{x} + 2} \right)dx}

=(x22+ln⁡∣x∣+2x)∣12=72+ln⁡2.= \left. {\left( {\frac{{{x^2}}}{2} + \ln \left| x \right| + 2x} \right)} \right|_1^2 = \frac{7}{2} + \ln 2.

c) ∫14x−4x+2dx=∫14(x+2)(x−2)x+2dx=∫14(x−2)dx\int\limits_1^4 {\frac{{x - 4}}{{\sqrt x + 2}}dx} = \int\limits_1^4 {\frac{{\left( {\sqrt x + 2} \right)\left( {\sqrt x - 2} \right)}}{{\sqrt x + 2}}} dx = \int\limits_1^4 {\left( {\sqrt x - 2} \right)dx}

=∫14(x12−2)dx=(23xx−2x)∣14=−43.= \int\limits_1^4 {\left( {{x^{\frac{1}{2}}} - 2} \right)dx = \left. {\left( {\frac{2}{3}x\sqrt x - 2x} \right)} \right|_1^4 = - \frac{4}{3}.}

Câu 3

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

a) ∫13ex−2dx=∫13exe2dx\int\limits_1^3 {{e^{x - 2}}dx} = \int\limits_1^3 {\frac{{{e^x}}}{{{e^2}}}dx}

=exe2∣13=e3e2−ee2=e−1e= \left. {\frac{{{e^x}}}{{{e^2}}}} \right|_1^3 = \frac{{{e^3}}}{{{e^2}}} - \frac{e}{{{e^2}}} = e - \frac{1}{e}.

b) ∫01(2x−1)2dx=∫01(4x−2.2x+1)dx\int\limits_0^1 {{{\left( {{2^x} - 1} \right)}^2}dx} = \int\limits_0^1 {\left( {{4^x} - {{2.2}^x} + 1} \right)dx}

=(4xln⁡4−2.2xln⁡2+x)∣01= \left. {\left( {\frac{{{4^x}}}{{\ln 4}} - 2.\frac{{{2^x}}}{{\ln 2}} + x} \right)} \right|_0^1

=1−12ln⁡2= 1 - \frac{1}{{2\ln 2}}.

c) ∫01e2x−1ex+1dx=∫01(ex+1)(ex−1)ex+1dx\int\limits_0^1 {\frac{{{e^{2x}} - 1}}{{{e^x} + 1}}dx} = \int\limits_0^1 {\frac{{\left( {{e^x} + 1} \right)\left( {{e^x} - 1} \right)}}{{{e^x} + 1}}dx}

=∫01(ex−1)dx=(ex−x)∣01=e−2= \int\limits_0^1 {\left( {{e^x} - 1} \right)dx = \left. {\left( {{e^x} - x} \right)} \right|_0^1 = e - 2}.

Câu 4

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

a)

∫0π(2cos⁡x+1)dx=(2sin⁡x+x)∣0π\int\limits_0^\pi {\left( {2\cos x + 1} \right)dx} = \left. {\left( {2\sin x + x} \right)} \right|_0^\pi

=(2sin⁡π+π)−(2sin⁡0+0)=π.= \left( {2\sin \pi + \pi } \right) - \left( {2\sin 0 + 0} \right) = \pi .

b) ∫0π(1+cot⁡x)sinxdx=∫0π(1+cos⁡xsinx)sinxdx\int\limits_0^\pi {\left( {1 + \cot x} \right){\rm{sinx}}dx} = \int\limits_0^\pi {\left( {1 + \frac{{\cos x}}{{{\mathop{\rm s}\nolimits} {\rm{inx}}}}} \right){\rm{sinx}}dx}

=∫0π(sin⁡x+cos⁡x)dx= \int\limits_0^\pi {\left( {\sin {\rm{x}} + \cos x} \right)dx}

=(−cos⁡x+sin⁡x)∣0π=2.= \left. {\left( { - \cos x + \sin {\rm{x}}} \right)} \right|_0^\pi = 2.

c)

∫0π4tan⁡2xdx=∫0π4(1cos⁡2x−1)dx\int\limits_0^{\frac{\pi }{4}} {{{\tan }^2}xdx} = \int\limits_0^{\frac{\pi }{4}} {\left( {\frac{1}{{{{\cos }^2}x}} - 1} \right)dx}

=(tan⁡x−x)∣0π4= \left. {\left( {\tan x - x} \right)} \right|_0^{\frac{\pi }{4}}

=(tan⁡π4−π4)−(tan⁡0−0)=1−π4= \left( {\tan \frac{\pi }{4} - \frac{\pi }{4}} \right) - \left( {\tan 0 - 0} \right) = 1 - \frac{\pi }{4}.

Câu 5

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Ta có:

f(4)−f(1)=∫14f′(x)dx=∫14x−1xdxf\left( 4 \right) - f\left( 1 \right) = \int\limits_1^4 {f'\left( x \right)} dx = \int\limits_1^4 {\frac{{\sqrt x - 1}}{x}} dx

=∫14(1x−1x)dx= \int\limits_1^4 {\left( {\frac{1}{{\sqrt x }} - \frac{1}{x}} \right)dx}

=(2x−ln⁡x)∣14=2−2ln⁡2.= \left. {\left( {2\sqrt x - \ln x} \right)} \right|_1^4 = 2 - 2\ln 2.

Vậy f(4) – f(1) = 2 – 2ln2.

Câu 6

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

a) A=∫−12(x−4x2)dx+4∫−12(x2−1)dxA = \int\limits_{ - 1}^2 {\left( {x - 4{x^2}} \right)dx + 4\int\limits_{ - 1}^2 {\left( {{x^2} - 1} \right)dx} }

=∫−12(x−4x2)dx+∫−124(x2−1)dx= \int\limits_{ - 1}^2 {\left( {x - 4{x^2}} \right)dx + \int\limits_{ - 1}^2 {4\left( {{x^2} - 1} \right)dx} }

=∫−12(x−4x2+4x2−4)dx=∫−12(x−4)dx= \int\limits_{ - 1}^2 {\left( {x - 4{x^2} + 4{x^2} - 4} \right)dx = \int\limits_{ - 1}^2 {\left( {x - 4} \right)} } dx

=(x22−4x)∣−12=−212= \left. {\left( {\frac{{{x^2}}}{2} - 4x} \right)} \right|_{ - 1}^2 = - \frac{{21}}{2}.

Vậy A=−212A = - \frac{{21}}{2}.

b) B=∫−10(x3−6x)dx+∫01(t3−6t)dtB = \int\limits_{ - 1}^0 {\left( {{x^3} - 6x} \right)dx} + \int\limits_0^1 {\left( {{t^3} - 6t} \right)dt}

=∫−10(x3−6x)dx+∫01(x3−6x)dx= \int\limits_{ - 1}^0 {\left( {{x^3} - 6x} \right)dx} + \int\limits_0^1 {\left( {{x^3} - 6x} \right)dx}

=∫−11(x3−6x)dx=(x44−3x2)∣−11=0= \int\limits_{ - 1}^1 {\left( {{x^3} - 6x} \right)dx} = \left. {\left( {\frac{{{x^4}}}{4} - 3{x^2}} \right)} \right|_{ - 1}^1 = 0.

Câu 7

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Ta có: ∫05f(t)dt=∫05f(x)dx=4.\int\limits_0^5 {f\left( t \right)dt = } \int\limits_0^5 {f\left( x \right)dx = 4} .

Có: ∫05f(x)dx=∫04f(x)dx+∫45f(x)dx\int\limits_0^5 {f\left( x \right)dx = \int\limits_0^4 {f\left( x \right)dx} + \int\limits_4^5 {f\left( x \right)dx} }

⇒ ∫45f(x)dx=∫05f(x)dx−∫04f(x)dx\int\limits_4^5 {f\left( x \right)dx} = \int\limits_0^5 {f\left( x \right)dx - \int\limits_0^4 {f\left( x \right)dx} } = 4 – (−2) = 6.

Vậy ∫45f(x)dx=6\int\limits_4^5 {f\left( x \right)dx} = 6.

Câu 8

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

a) Ta có: x2^{2} + x – 2 = 0 ⇔ (x + 2)(x – 1) = 0 ⇔ x = 1 hoặc x = −2.

Ta có: x2^{2} + x – 2 ≤ 0 với mọi x ∈ [−1; 1] và x2^{2} + x – 2 ≤ 0 với mọi x ∈ [1; 2].

Suy ra, ∫−12∣x2+x−2∣dx\int\limits_{ - 1}^2 {\left| {{x^2} + x - 2} \right|} dx

=∫−11[−(x2+x−2)]dx+∫12(x2+x−2)dx= \int\limits_{ - 1}^1 {\left[ { - \left( {{x^2} + x - 2} \right)} \right]} dx + \int\limits_1^2 {\left( {{x^2} + x - 2} \right)dx}

=−(x33+x22−2x)∣−11+(x33+x22−2x)∣12=316.= \left. { - \left( {\frac{{{x^3}}}{3} + \frac{{{x^2}}}{2} - 2x} \right)} \right|_{ - 1}^1 + \left. {\left( {\frac{{{x^3}}}{3} + \frac{{{x^2}}}{2} - 2x} \right)} \right|_1^2 = \frac{{31}}{6}.

b) ∫−11∣ex−1∣dx\int\limits_{ - 1}^1 {\left| {{e^x} - 1} \right|} dx

Ta có: ex^{x} – 1 = 0 ⇔ x = 0.

Ta có ex^{x} – 1 ≤ 0 với mọi x ∈ [−1; 0] và ex^{x} – 1 ≥ 0 với mọi x ∈ [0; 1].

Từ đó, ∫−11∣ex−1∣dx=∫−10(1−ex)dx+∫01(ex−1)dx\int\limits_{ - 1}^1 {\left| {{e^x} - 1} \right|} dx = \int\limits_{ - 1}^0 {\left( {1 - {e^x}} \right)dx} + \int\limits_0^1 {\left( {{e^x} - 1} \right)dx}

=(x−ex)∣−10+(ex−x)∣01=e+1e−2= \left. {\left( {x - {e^x}} \right)} \right|_{ - 1}^0 + \left. {\left( {{e^x} - x} \right)} \right|_0^1 = e + \frac{1}{e} - 2.

Câu 9

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Ta có: F(x) = 4x+1\sqrt {4x + 1}

F′(x)=24x+1,x>−14F'\left( x \right) = \frac{2}{{\sqrt {4x + 1} }},x > - \frac{1}{4}.

Nhận thấy 14x+1=F′(x)2\frac{1}{{\sqrt {4x + 1} }} = \frac{{F'\left( x \right)}}{2}.

Do đó ∫0114x+1dx=∫01F′(x)2dx\int\limits_0^1 {\frac{1}{{\sqrt {4x + 1} }}dx} = \int\limits_0^1 {\frac{{F'\left( x \right)}}{2}dx}

=12∫01F′(x)dx=12F(x)∣01= \frac{1}{2}\int\limits_0^1 {F'\left( x \right)dx = \left. {\frac{1}{2}F\left( x \right)} \right|_0^1}

=12[F(1)−F(0)]=12(5−1).= \frac{1}{2}\left[ {F\left( 1 \right) - F\left( 0 \right)} \right] = \frac{1}{2}\left( {\sqrt 5 - 1} \right).

Câu 10

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Theo giả thiết, ta có y = f(x) đi qua điểm (−1; 3) hay f(−1) = 3 và f'(x) = 3x2 – 4x + 1.

Ta có: f(2) – f(−1) = ∫−12f′(x)dx=∫−12(3x2−4x+1)dx\int\limits_{ - 1}^2 {f'\left( x \right)dx} = \int\limits_{ - 1}^2 {\left( {3{x^2} - 4x + 1} \right)dx}

=(x3−2x2+x)∣−12=6= \left. {\left( {{x^3} - 2{x^2} + x} \right)} \right|_{ - 1}^2 = 6.

Suy ra f(2) – f(−1) = 6 hay f(2) – 3 = 6 suy ra f(2) = 9.

Câu 11

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

a) Hàm số f(x) liên tục trên khoảng (−∞; 1) và (1; +∞).

Ta có: lim⁡x→1−f(x)=lim⁡x→1−x2=1;lim⁡x→1+f(x)=lim⁡x→1+1x=1;f(x)=1\mathop {\lim }\limits_{x \to {1^ - }} f\left( x \right) = \mathop {\lim }\limits_{x \to {1^ - }} {x^2} = 1;{\rm{ }}\mathop {\lim }\limits_{x \to {1^ + }} f\left( x \right) = \mathop {\lim }\limits_{x \to {1^ + }} \frac{1}{x} = 1;{\rm{ }}f\left( x \right) = 1.

Suy ra hàm số f(x) liên tục tại x = 1.

Vậy hàm số f(x) liên tục trên ℝ.

b) Ta có: ∫−12f(x)dx=∫−11x2dx+∫121xdx\int\limits_{ - 1}^2 {f\left( x \right)dx} = \int\limits_{ - 1}^1 {{x^2}dx} + \int\limits_1^2 {\frac{1}{x}dx}

=x33∣−11+ln⁡∣x∣∣−12=23+ln⁡2.= \left. {\frac{{{x^3}}}{3}} \right|_{ - 1}^1 + \left. {\ln \left| x \right|} \right|_{ - 1}^2 = \frac{2}{3} + \ln 2.

Câu 12

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Ta có: ∫03T′(t)dt=∫03(−140e−2t)dt\int\limits_0^3 {T'\left( t \right)dt} = \int\limits_0^3 {\left( { - 140{e^{ - 2t}}} \right)dt}

=−140∫03(e−2)tdt= - 140\int\limits_0^3 {{{\left( {{e^{ - 2}}} \right)}^t}dt}

=−140e−2tln⁡e−2∣03=70(e−6−1)= \left. {\frac{{ - 140{e^{ - 2t}}}}{{\ln {e^{ - 2}}}}} \right|_0^3 = 70\left( {{e^{ - 6}} - 1} \right).

Theo đề, T(0) = 100℃.

Ta có: T(3) – T(0) = 70(e−6 – 1) ⇒ T(3) = 100 + 70(e−6 – 1) ≈ 30,2℃.

Vậy nhiệt độ của vật ở thời điểm 3 phút kể từ khi đặt vào môi trường là 30,2℃.

Câu 13

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

a) Kí hiệu h(t) là độ cao của vật (tính theo mét) tại thời điểm t (0 ≤ t ≤ 4).

Ta có: h'(t) = v(t) và h(0) = 0.

Từ đó, h(3)−h(0)=∫03v(t)dt=∫03(20−10t)dth\left( 3 \right) - h\left( 0 \right) = \int\limits_0^3 {v\left( t \right)dt = \int\limits_0^3 {\left( {20 - 10t} \right)dt} }

=(20t−5t2)∣03=15(m).= \left. {\left( {20t - 5{t^2}} \right)} \right|_0^3 = 15{\rm{ }}\left( m \right).

Suy ra h(3) = 15 + h(0) = 15 + 0 = 15 (m).

b) Quãng đường vật đi được trong 3 giây đầu là:

s = ∫03∣v(t)∣dt=∫03∣20−10t∣dt\int\limits_0^3 {\left| {v\left( t \right)} \right|dt = } \int\limits_0^3 {\left| {20 - 10t} \right|dt}

=∫02(20−10t)dt+∫23(10t−20)dt= \int\limits_0^2 {\left( {20 - 10t} \right)dt + \int\limits_2^3 {\left( {10t - 20} \right)} } dt

=(20t−5t2)∣02+(5t2−20t)∣02= \left. {\left( {20t - 5{t^2}} \right)} \right|_0^2 + \left. {\left( {5{t^2} - 20t} \right)} \right|_0^2 = 20 + 5 = 25 (m).