Giải SGK Toán 12 Bài 12. Tích phân

Kí hiệu T là hình thang vuông giới hạn bởi đường thẳng y = x + 1, trục hoành và hai đường thẳng x = 1, x = t (1 ≤ t ≤ 4) (H.4.4)

a) Tính diện tích S của T khi t = 4.

b) Tính diện tích S(t) của T khi t ∈ [1; 4].

c) Chứng minh rằng S(t) là một nguyên hàm của hàm số f(t) = t + 1, t ∈ [1; 4] và diện tích S = S(4) – S(1).

Xét hình thang cong giới hạn bởi đồ thị y = x$^{2}$, trục hoành và hai đường thẳng x = 1, x = 2. Ta muốn tính diện tích S của hình thang cong này.

a) Với mỗi x ∈ [1; 2], gọi S(x) là diện tích phần hình thang cong đã cho nằm giữa hai đường thẳng vuông góc với trục Ox tại điểm có hoành độ bằng 1 và x (H.4.5).

Cho h > 0 sao cho x + h < 2. So sánh hiệu S(x + h) – S(x) với diện tích hai hình chữ nhật MNPQ và MNEF (H.4.6). Từ đó suy ra $0 \le \frac{{S\left( {x + h} \right) - S\left( x \right)}}{h} - {x^2} \le 2xh + {h^2}$.

b) Cho h < 0 sao cho x + h > 1. Tương tự phần a, đánh giá hiệu S(x) – S(x + h) và từ đó suy ra $2xh + {h^2} \le \frac{{S\left( {x + h} \right) - S\left( x \right)}}{h} - {x^2} \le 0$.

c) Từ kết quả phần a và phần b, suy ra với mọi h ≠ 0, ta có $\left| {\frac{{S\left( {x + h} \right) - S\left( x \right)}}{h} - {x^2}} \right| \le 2x\left| h \right| + {h^2}$.

Từ đó chứng minh S'(x) = x$^{2}$, x ∈ (1; 2).

Người ta chứng minh được S'(1) = 1, S'(2) = 4, tức là S(x) là một nguyên hàm của x$^{2}$ trên [1; 2].

d) Từ kết quả của phần c, ta có $S\left( x \right) = \frac{{{x^3}}}{3} + C$. Sử dụng điều này với lưu ý S(1) = 0 và diện tích cần tính S = S(2), hãy tính S.

Gọi F(x) là một nguyên hàm tùy ý của f(x) = x$^{2}$ trên [1; 2]. Hãy so sánh S và F(2) – F(1).

Tính:

a) $\int _{0}^{1}{e}^{x}dx$; b) $\int _{1}^{e}\frac{1}{x}dx$; c) $\int _{0}^{\frac{π}{2}}\sin xdx$; d) $\int _{\frac{π}{6}}^{\frac{π}{3}}\frac{dx}{{\sin }^{2}x}$.

Sử dụng ý nghĩa hình học của tích phân, tính:

a) $\int\limits_1^3 {\left( {2x + 1} \right)dx}$; b) $\int\limits_{ - 2}^2 {\sqrt {4 - {x^2}} } dx$.

Tính và so sánh:

a) $\int\limits_0^1 {2xdx}$ và $2\int\limits_0^1 {xdx}$;

b) $\int\limits_0^1 {\left( {{x^2} + x} \right)dx}$ và $\int\limits_0^1 {{x^2}dx} + \int\limits_0^1 {xdx}$;

c) $\int\limits_0^3 {xdx}$ và $\int\limits_0^1 {xdx} + \int\limits_1^3 {xdx}$.

Tính các tích phân sau:

a) $\int _{0}^{2π}(2x+\cos x)dx$; b) $\int _{1}^{2}({3}^{x}-\frac{3}{x})dx$; c) $\int _{\frac{π}{6}}^{\frac{π}{3}}(\frac{1}{{\cos }^{2}x}-\frac{1}{{\sin }^{2}x})dx$.

Giá trị trung bình của hàm số liên tục f(x) trên đoạn [a; b] được định nghĩa là $\frac{1}{b-a}\int _{a}^{b}f(x)dx$.

Giả sử nhiệt độ (tính bằng °C) tại thời điểm t giờ trong khoảng thời gian từ 6 giờ sáng đến 12 giờ trưa ở một địa phương vào một ngày nào đó được mô hình hóa bởi hàm số T(t) = 20 + 1,5(t – 6), 6 ≤ t ≤ 12. Tìm nhiệt độ trung bình vào ngày đó trong khoảng thời gian từ 6 giờ sáng đến 12 giờ trưa.

Sử dụng ý nghĩa hình học của tích phân, tính:

a) $\int _{1}^{2}(2x+1)dx$; b) $\int _{-3}^{3}\sqrt{9-{x}^{2}}dx$.

Cho $\int _{0}^{3}f(x)dx=5$ và $\int _{0}^{3}g(x)dx=2$. Tính:

a) $\int\limits_0^3 {\left[ {f\left( x \right) + g\left( x \right)} \right]} dx$;

b) $\int\limits_0^3 {\left[ {f\left( x \right) - g\left( x \right)} \right]} dx$;

c) $\int\limits_0^3 {3f\left( x \right)} dx$;

d) $\int\limits_0^3 {\left[ {2f\left( x \right) - 3g\left( x \right)} \right]} dx$.

Tính:

a) $\int _{0}^{3}{(3x-1)}^{2}dx$; b) $\int _{0}^{\frac{π}{2}}(1+\sin x)dx$;

c) $\int _{0}^{1}({e}^{2x}+3{x}^{2})dx$; d) $\int _{-1}^{2}|2x+1|dx$.

Một vật chuyển động dọc theo một đường thẳng sao cho vận tốc của nó tại thời điểm t (giây) là v(t) = t$^{2}$ – t – 6 (m/s).

a) Tìm độ dịch chuyển của vật trong khoảng thời gian 1 ≤ t ≤ 4, tức là tính $\int _{1}^{4}v(t)dt$.

b) Tìm tổng quãng đường vật đi được trong khoảng thời gian này, tức là tính $\int _{1}^{4}|v(t)|dt.$

Giả sử lợi nhuận biên (tính bằng triệu đồng) của một sản phẩm được mô hình hóa bằng công thức P'(x) = −0,0005x + 12,2. Ở đây P(x) là lợi nhuận (tính bằng triệu đồng) khi bán được x đơn vị sản phẩm.

a) Tìm sự thay đổi của lợi nhuận khi doanh số tăng từ 100 lên 101 sản phẩm.

b) Tìm sự thay đổi của lợi nhuận khi doanh số tăng từ 100 lên 110 sản phẩm.