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

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

A
Admin
ToánLớp 1269 lượt thi
13 câu hỏi
1. Tự luận
1 điểm

Tính các tích phân sau:

a) \[\int\limits_0^2 {\left( {3x - 2} \right)\left( {3x + 2} \right)dx} \];

b)  \[\int\limits_1^2 {{t^2}\left( {5{t^2} - 2} \right)dt} \];

c) \[\int\limits_{ - 1}^1 {\left( {x - 2} \right)\left( {{x^2} + 2x + 4} \right)dx} \].

Xem đáp án

a) \[\int\limits_0^2 {\left( {3x - 2} \right)\left( {3x + 2} \right)dx} = \int\limits_0^2 {\left( {9{x^2} - 4} \right)dx} \]

                                        \[ = \left. {\left( {3{x^3} - 4x} \right)} \right|_0^2\]

                                        = (3.23 – 4.2) – (3.03 – 4.0) = 16.

b) \[\int\limits_1^2 {{t^2}\left( {5{t^2} - 2} \right)dt} = \int\limits_1^2 {\left( {5{t^4} - 2{t^2}} \right)dt} \]

                             \[ = \left. {\left( {{t^5} - \frac{2}{3}{t^3}} \right)} \right|_1^2\]

                             \[ = \left( {{2^5} - \frac{2}{3}{{.2}^3}} \right) - \left( {{1^5} - \frac{2}{3}{{.1}^3}} \right)\]

                                          \[ = \frac{{79}}{3}\].

c) \[\int\limits_{ - 1}^1 {\left( {x - 2} \right)\left( {{x^2} + 2x + 4} \right)dx} = \int\limits_{ - 1}^1 {\left( {{x^3} - 8} \right)dx} \]

                                               \[ = \left. {\left( {\frac{{{x^4}}}{4} - 8x} \right)} \right|_{ - 1}^1 = - 16\].

2. Tự luận
1 điểm

Tính các tích phân sau:

a)  \[\int\limits_1^2 {\frac{{1 - 2x}}{{{x^2}}}dx} \];

b) \[\int\limits_1^2 {{{\left( {\sqrt x  + \frac{1}{{\sqrt x }}} \right)}^2}dx} \];

c) \[\int\limits_1^4 {\frac{{x - 4}}{{\sqrt x  + 2}}dx} \].

Xem đáp án

a) \[\int\limits_1^2 {\frac{{1 - 2x}}{{{x^2}}}dx} = \int\limits_1^2 {\left( {\frac{1}{{{x^2}}} - \frac{2}{x}} \right)dx} = \left. {\left( { - \frac{1}{x} - 2\ln \left| x \right|} \right)} \right|_1^2\]

                       \[ = \left( { - \frac{1}{2} - 2\ln 2} \right) - \left( { - 1 - 2\ln 1} \right) = \frac{1}{2} - 2\ln 2.\]

b)

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

                               \[ = \left. {\left( {\frac{{{x^2}}}{2} + \ln \left| x \right| + 2x} \right)} \right|_1^2 = \frac{7}{2} + \ln 2.\]

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

                         \[ = \int\limits_1^4 {\left( {{x^{\frac{1}{2}}} - 2} \right)dx = \left. {\left( {\frac{2}{3}x\sqrt x - 2x} \right)} \right|_1^4 = - \frac{4}{3}.} \]

3. Tự luận
1 điểm

Tính các tích phân sau:

a) \[\int\limits_1^3 {{e^{x - 2}}dx} \];

b) \[\int\limits_0^1 {{{\left( {{2^x} - 1} \right)}^2}dx} \];

c) \[\int\limits_0^1 {\frac{{{e^{2x}} - 1}}{{{e^x} + 1}}dx} \].

Xem đáp án

a) \[\int\limits_1^3 {{e^{x - 2}}dx}  = \int\limits_1^3 {\frac{{{e^x}}}{{{e^2}}}dx} \]

                  \[ = \left. {\frac{{{e^x}}}{{{e^2}}}} \right|_1^3 = \frac{{{e^3}}}{{{e^2}}} - \frac{e}{{{e^2}}} = e - \frac{1}{e}\].

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

                           \[ = \left. {\left( {\frac{{{4^x}}}{{\ln 4}} - 2.\frac{{{2^x}}}{{\ln 2}} + x} \right)} \right|_0^1\]

                                       \[ = 1 - \frac{1}{{2\ln 2}}\].

c) \[\int\limits_0^1 {\frac{{{e^{2x}} - 1}}{{{e^x} + 1}}dx}  = \int\limits_0^1 {\frac{{\left( {{e^x} + 1} \right)\left( {{e^x} - 1} \right)}}{{{e^x} + 1}}dx} \]

                       \[ = \int\limits_0^1 {\left( {{e^x} - 1} \right)dx = \left. {\left( {{e^x} - x} \right)} \right|_0^1 = e - 2} \].

4. Tự luận
1 điểm

Tính các tích phân sau:

a) \[\int\limits_0^\pi  {\left( {2\cos x + 1} \right)dx} \];

b) \[\int\limits_0^\pi  {\left( {1 + \cot x} \right){\rm{sinx}}dx} \];

c) \[\int\limits_0^{\frac{\pi }{4}} {{{\tan }^2}xdx} \].

Xem đáp án

a)

\[\int\limits_0^\pi {\left( {2\cos x + 1} \right)dx} = \left. {\left( {2\sin x + x} \right)} \right|_0^\pi \]

                            \[ = \left( {2\sin \pi + \pi } \right) - \left( {2\sin 0 + 0} \right) = \pi .\]

b) \[\int\limits_0^\pi {\left( {1 + \cot x} \right){\rm{sinx}}dx} = \int\limits_0^\pi {\left( {1 + \frac{{\cos x}}{{{\mathop{\rm s}\nolimits} {\rm{inx}}}}} \right){\rm{sinx}}dx} \]

                                     \[ = \int\limits_0^\pi {\left( {\sin {\rm{x}} + \cos x} \right)dx} \]

                                     \[ = \left. {\left( { - \cos x + \sin {\rm{x}}} \right)} \right|_0^\pi = 2.\]

c)

\[\int\limits_0^{\frac{\pi }{4}} {{{\tan }^2}xdx} = \int\limits_0^{\frac{\pi }{4}} {\left( {\frac{1}{{{{\cos }^2}x}} - 1} \right)dx} \]

                  \[ = \left. {\left( {\tan x - x} \right)} \right|_0^{\frac{\pi }{4}}\]

                           \[ = \left( {\tan \frac{\pi }{4} - \frac{\pi }{4}} \right) - \left( {\tan 0 - 0} \right) = 1 - \frac{\pi }{4}\].

5. Tự luận
1 điểm

Cho hàm số f(x) có đạo hàm \[f'\left( x \right) = \frac{{\sqrt x  - 1}}{x}\], x > 0. Tính giá trị của f(4) −  f(1).

Xem đáp án

Ta có:

\[f\left( 4 \right) - f\left( 1 \right) = \int\limits_1^4 {f'\left( x \right)} dx = \int\limits_1^4 {\frac{{\sqrt x  - 1}}{x}} dx\]

                                       \[ = \int\limits_1^4 {\left( {\frac{1}{{\sqrt x }} - \frac{1}{x}} \right)dx} \]

                                                        \[ = \left. {\left( {2\sqrt x  - \ln x} \right)} \right|_1^4 = 2 - 2\ln 2.\]

Vậy f(4) – f(1) = 2 – 2ln2.

6. Tự luận
1 điểm

Tính:

a) \[A = \int\limits_{ - 1}^2 {\left( {x - 4{x^2}} \right)dx + 4\int\limits_{ - 1}^2 {\left( {{x^2} - 1} \right)dx} } \];

b) \[B = \int\limits_{ - 1}^0 {\left( {{x^3} - 6x} \right)dx}  + \int\limits_0^1 {\left( {{t^3} - 6t} \right)dt} \].

Xem đáp án

a) \[A = \int\limits_{ - 1}^2 {\left( {x - 4{x^2}} \right)dx + 4\int\limits_{ - 1}^2 {\left( {{x^2} - 1} \right)dx} } \]

        \[ = \int\limits_{ - 1}^2 {\left( {x - 4{x^2}} \right)dx + \int\limits_{ - 1}^2 {4\left( {{x^2} - 1} \right)dx} } \]

        \[ = \int\limits_{ - 1}^2 {\left( {x - 4{x^2} + 4{x^2} - 4} \right)dx = \int\limits_{ - 1}^2 {\left( {x - 4} \right)} } dx\]

        \[ = \left. {\left( {\frac{{{x^2}}}{2} - 4x} \right)} \right|_{ - 1}^2 =  - \frac{{21}}{2}\].

Vậy \[A =  - \frac{{21}}{2}\].

b) \[B = \int\limits_{ - 1}^0 {\left( {{x^3} - 6x} \right)dx}  + \int\limits_0^1 {\left( {{t^3} - 6t} \right)dt} \]

       \[ = \int\limits_{ - 1}^0 {\left( {{x^3} - 6x} \right)dx}  + \int\limits_0^1 {\left( {{x^3} - 6x} \right)dx} \]

       \[ = \int\limits_{ - 1}^1 {\left( {{x^3} - 6x} \right)dx}  = \left. {\left( {\frac{{{x^4}}}{4} - 3{x^2}} \right)} \right|_{ - 1}^1 = 0\].

7. Tự luận
1 điểm

Cho hàm số f(x) liên tục trên ℝ và thỏa mãn \[\int\limits_0^4 {f\left( x \right)dx =  - 2} \];  \[\int\limits_0^5 {f\left( t \right)dt = 4} \]. Tính \[\int\limits_4^5 {f\left( x \right)dx} \].

Xem đáp án

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

Có: \[\int\limits_0^5 {f\left( x \right)dx = \int\limits_0^4 {f\left( x \right)dx}  + \int\limits_4^5 {f\left( x \right)dx} } \]

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

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

8. Tự luận
1 điểm

Tính các tích phân sau:

a) \[\int\limits_{ - 1}^2 {\left| {{x^2} + x - 2} \right|} dx\];

b) \[\int\limits_{ - 1}^1 {\left| {{e^x} - 1} \right|} dx\].

Xem đáp án

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

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

Suy ra, \[\int\limits_{ - 1}^2 {\left| {{x^2} + x - 2} \right|} dx\]

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

         \[ = \left. { - \left( {\frac{{{x^3}}}{3} + \frac{{{x^2}}}{2} - 2x} \right)} \right|_{ - 1}^1 + \left. {\left( {\frac{{{x^3}}}{3} + \frac{{{x^2}}}{2} - 2x} \right)} \right|_1^2 = \frac{{31}}{6}.\]

b) \[\int\limits_{ - 1}^1 {\left| {{e^x} - 1} \right|} dx\]

Ta có: ex – 1 = 0 x = 0.

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

Từ đó, \[\int\limits_{ - 1}^1 {\left| {{e^x} - 1} \right|} dx = \int\limits_{ - 1}^0 {\left( {1 - {e^x}} \right)dx} + \int\limits_0^1 {\left( {{e^x} - 1} \right)dx} \]

                              \[ = \left. {\left( {x - {e^x}} \right)} \right|_{ - 1}^0 + \left. {\left( {{e^x} - x} \right)} \right|_0^1 = e + \frac{1}{e} - 2\].

9. Tự luận
1 điểm

Tìm đạo hàm của hàm số F(x) = \[\sqrt {4x + 1} \]. Từ đó, tính tích phân \[\int\limits_0^1 {\frac{1}{{\sqrt {4x + 1} }}dx} \].

Xem đáp án

Ta có: F(x) = \[\sqrt {4x + 1} \]

           \[F'\left( x \right) = \frac{2}{{\sqrt {4x + 1} }},x >  - \frac{1}{4}\].

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

Do đó \[\int\limits_0^1 {\frac{1}{{\sqrt {4x + 1} }}dx}  = \int\limits_0^1 {\frac{{F'\left( x \right)}}{2}dx} \]

                                 \[ = \frac{1}{2}\int\limits_0^1 {F'\left( x \right)dx = \left. {\frac{1}{2}F\left( x \right)} \right|_0^1} \]

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

10. Tự luận
1 điểm

Biết rằng đồ thị của hàm số y = f(x) đi qua điểm (−1; 3) và tiếp tuyến của đồ thị này tại mỗi điểm (x; f(x)) có hệ số góc là 3x2 – 4x + 1. Tìm f(2).

Xem đáp án

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) = \[\int\limits_{ - 1}^2 {f'\left( x \right)dx}  = \int\limits_{ - 1}^2 {\left( {3{x^2} - 4x + 1} \right)dx} \]

                              \[ = \left. {\left( {{x^3} - 2{x^2} + x} \right)} \right|_{ - 1}^2 = 6\].

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

11. Tự luận
1 điểm

Cho hàm số  \[f\left( x \right) = \left\{ \begin{array}{l}{x^2},{\rm{ }}x \le 1,\\\frac{1}{x},{\rm{ }}x > 1.\end{array} \right.\]

a) Chứng tỏ rằng hàn số f(x) liên tục trên ℝ.

b) Tính \[\int\limits_{ - 1}^2 {f\left( x \right)dx} \].

Xem đáp án

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

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

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

Vậy hàm số f(x) liên tục trên ℝ.

b) Ta có: \[\int\limits_{ - 1}^2 {f\left( x \right)dx}  = \int\limits_{ - 1}^1 {{x^2}dx}  + \int\limits_1^2 {\frac{1}{x}dx} \]

                                \[ = \left. {\frac{{{x^3}}}{3}} \right|_{ - 1}^1 + \left. {\ln \left| x \right|} \right|_{ - 1}^2 = \frac{2}{3} + \ln 2.\]

12. Tự luận
1 điểm

Một vật đang ở nhiệt độ 100℃ thì được đặt vào môi trường có nhiệt độ 30℃. Kể từ đó, nhiệt độ của vật giảm dần theo tốc dộ

\[T'\left( t \right) =  - 140.{e^{ - 2t}}\] (℃/phút),

trong đó T(t) là nhiệt độ tính theo ℃ tại thời điểm t phút kể từ khi được đặt trong môi trường.
Xác định nhiệt độ của vật ở thời điểm 3 phút kể từ khi được đặt vào môi trường (kết quả làm tròn đến hàng phần mười của ℃).

Xem đáp án

Ta có: \[\int\limits_0^3 {T'\left( t \right)dt}  = \int\limits_0^3 {\left( { - 140{e^{ - 2t}}} \right)dt} \]

                           \[ =  - 140\int\limits_0^3 {{{\left( {{e^{ - 2}}} \right)}^t}dt} \]

                                        \[ = \left. {\frac{{ - 140{e^{ - 2t}}}}{{\ln {e^{ - 2}}}}} \right|_0^3 = 70\left( {{e^{ - 6}} - 1} \right)\].

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℃.

13. Tự luận
1 điểm

Sau khi được bắn lên từ mặt đất theo phương thẳng đứng, một vật chuyển động với vận tốc v(t) = 20 – 10t (m/s) với 0 ≤ t ≤ 4.

a) Xác định độ cao của vật (tính theo mét) tại thời điểm t = 3.

b) Tính quãng đường vật đi được trong 3 giây đầu.

Xem đáp án

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, \[h\left( 3 \right) - h\left( 0 \right) = \int\limits_0^3 {v\left( t \right)dt = \int\limits_0^3 {\left( {20 - 10t} \right)dt} } \]

                                 \[ = \left. {\left( {20t - 5{t^2}} \right)} \right|_0^3 = 15{\rm{ }}\left( m \right).\]

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

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

s = \[\int\limits_0^3 {\left| {v\left( t \right)} \right|dt = } \int\limits_0^3 {\left| {20 - 10t} \right|dt} \]

  \[ = \int\limits_0^2 {\left( {20 - 10t} \right)dt + \int\limits_2^3 {\left( {10t - 20} \right)} } dt\]

  \[ = \left. {\left( {20t - 5{t^2}} \right)} \right|_0^2 + \left. {\left( {5{t^2} - 20t} \right)} \right|_0^2\]  = 20 + 5 = 25 (m).