Câu 77.
Để tính $\int \frac{e^{2x} + 1}{e^x + 1} \, dx$, ta thực hiện các bước sau:
Bước 1: Rút gọn phân thức trong tích phân.
\[
\frac{e^{2x} + 1}{e^x + 1}
\]
Ta nhận thấy rằng $e^{2x} = (e^x)^2$. Do đó, ta có thể viết lại phân thức như sau:
\[
\frac{(e^x)^2 + 1}{e^x + 1}
\]
Bước 2: Thực hiện phép chia đa thức để rút gọn phân thức.
Ta chia $(e^x)^2 + 1$ cho $e^x + 1$:
\[
(e^x)^2 + 1 = (e^x + 1)(e^x - 1) + 2
\]
Do đó:
\[
\frac{(e^x)^2 + 1}{e^x + 1} = e^x - 1 + \frac{2}{e^x + 1}
\]
Bước 3: Tích phân từng phần.
\[
\int \left( e^x - 1 + \frac{2}{e^x + 1} \right) \, dx
\]
Chia thành ba tích phân riêng biệt:
\[
= \int e^x \, dx - \int 1 \, dx + 2 \int \frac{1}{e^x + 1} \, dx
\]
Bước 4: Tính từng tích phân.
\[
\int e^x \, dx = e^x
\]
\[
\int 1 \, dx = x
\]
Để tính $\int \frac{1}{e^x + 1} \, dx$, ta thực hiện phép đổi biến $u = e^x + 1$, do đó $du = e^x \, dx$ và $dx = \frac{du}{e^x} = \frac{du}{u-1}$:
\[
\int \frac{1}{e^x + 1} \, dx = \int \frac{1}{u} \cdot \frac{du}{u-1} = \int \frac{1}{u(u-1)} \, du
\]
Phân tích thành tổng hai phân số:
\[
\frac{1}{u(u-1)} = \frac{A}{u} + \frac{B}{u-1}
\]
\[
1 = A(u-1) + B(u)
\]
\[
1 = Au - A + Bu
\]
\[
1 = (A+B)u - A
\]
So sánh hệ số:
\[
A + B = 0 \quad \text{và} \quad -A = 1
\]
\[
A = -1 \quad \text{và} \quad B = 1
\]
Do đó:
\[
\frac{1}{u(u-1)} = \frac{-1}{u} + \frac{1}{u-1}
\]
\[
\int \frac{1}{u(u-1)} \, du = \int \left( \frac{-1}{u} + \frac{1}{u-1} \right) \, du = -\ln|u| + \ln|u-1|
\]
\[
= \ln \left| \frac{u-1}{u} \right| = \ln \left| \frac{e^x}{e^x + 1} \right|
\]
Bước 5: Kết hợp tất cả các kết quả lại.
\[
\int \frac{e^{2x} + 1}{e^x + 1} \, dx = e^x - x + 2 \ln \left| \frac{e^x}{e^x + 1} \right| + C
\]
Vậy đáp án cuối cùng là:
\[
\boxed{e^x - x + 2 \ln \left| \frac{e^x}{e^x + 1} \right| + C}
\]
Câu 78.
Để tính tích phân \(\int(e^x + e^{-x})^2 \, dx\), chúng ta sẽ thực hiện các bước sau:
Bước 1: Mở rộng biểu thức trong dấu tích phân.
\[
(e^x + e^{-x})^2 = e^{2x} + 2e^x e^{-x} + e^{-2x} = e^{2x} + 2 + e^{-2x}
\]
Bước 2: Tách tích phân thành tổng các tích phân riêng biệt.
\[
\int(e^x + e^{-x})^2 \, dx = \int(e^{2x} + 2 + e^{-2x}) \, dx = \int e^{2x} \, dx + \int 2 \, dx + \int e^{-2x} \, dx
\]
Bước 3: Tính từng tích phân riêng biệt.
\[
\int e^{2x} \, dx = \frac{1}{2} e^{2x} + C_1
\]
\[
\int 2 \, dx = 2x + C_2
\]
\[
\int e^{-2x} \, dx = -\frac{1}{2} e^{-2x} + C_3
\]
Bước 4: Kết hợp các kết quả lại.
\[
\int(e^x + e^{-x})^2 \, dx = \frac{1}{2} e^{2x} + 2x - \frac{1}{2} e^{-2x} + C
\]
Trong đó \(C\) là hằng số tích phân, bao gồm cả các hằng số \(C_1\), \(C_2\), và \(C_3\).
Vậy, kết quả cuối cùng là:
\[
\int(e^x + e^{-x})^2 \, dx = \frac{1}{2} e^{2x} + 2x - \frac{1}{2} e^{-2x} + C
\]
Câu 79.
Để tính tích phân \(\int_{1 - e^{-x}}^{e^{2x} - 1} dx\), ta thực hiện các bước sau:
Bước 1: Xác định cận trên và cận dưới của tích phân.
- Cận dưới là \(1 - e^{-x}\).
- Cận trên là \(e^{2x} - 1\).
Bước 2: Tính tích phân.
\[
\int_{1 - e^{-x}}^{e^{2x} - 1} dx
\]
Bước 3: Áp dụng công thức cơ bản của tích phân \(\int dx = x + C\):
\[
\left[ x \right]_{1 - e^{-x}}^{e^{2x} - 1}
\]
Bước 4: Thay cận vào biểu thức:
\[
(e^{2x} - 1) - (1 - e^{-x})
\]
Bước 5: Rút gọn biểu thức:
\[
e^{2x} - 1 - 1 + e^{-x} = e^{2x} + e^{-x} - 2
\]
Vậy kết quả của tích phân là:
\[
\boxed{e^{2x} + e^{-x} - 2}
\]
Câu 80.
Để chứng minh rằng \( F(x) = (4x - 5)e^x \) là một nguyên hàm của hàm số \( f(x) = (4x - 1)e^x \), ta cần kiểm tra xem đạo hàm của \( F(x) \) có bằng \( f(x) \) hay không.
Bước 1: Tính đạo hàm của \( F(x) \).
\[ F(x) = (4x - 5)e^x \]
Áp dụng quy tắc đạo hàm của tích hai hàm số:
\[ F'(x) = (4x - 5)'e^x + (4x - 5)(e^x)' \]
Tính đạo hàm từng thành phần:
\[ (4x - 5)' = 4 \]
\[ (e^x)' = e^x \]
Do đó:
\[ F'(x) = 4e^x + (4x - 5)e^x \]
Bước 2: Rút gọn biểu thức đạo hàm.
\[ F'(x) = 4e^x + 4xe^x - 5e^x \]
\[ F'(x) = (4 + 4x - 5)e^x \]
\[ F'(x) = (4x - 1)e^x \]
Bước 3: So sánh kết quả với \( f(x) \).
Ta thấy rằng:
\[ F'(x) = (4x - 1)e^x = f(x) \]
Vậy, ta đã chứng minh được rằng \( F(x) = (4x - 5)e^x \) là một nguyên hàm của hàm số \( f(x) = (4x - 1)e^x \).
Câu 81.
Để tìm nguyên hàm \( F(x) \) của hàm số \( f(x) = me^x + 2a^x - 2\sin x \), chúng ta sẽ tính nguyên hàm từng phần của mỗi thành phần trong tổng này.
1. Tìm nguyên hàm của \( me^x \):
\[ \int me^x \, dx = m \int e^x \, dx = me^x + C_1 \]
2. Tìm nguyên hàm của \( 2a^x \):
\[ \int 2a^x \, dx = 2 \int a^x \, dx = 2 \cdot \frac{a^x}{\ln a} + C_2 = \frac{2a^x}{\ln a} + C_2 \]
3. Tìm nguyên hàm của \( -2\sin x \):
\[ \int -2\sin x \, dx = -2 \int \sin x \, dx = -2(-\cos x) + C_3 = 2\cos x + C_3 \]
Gộp lại, ta có:
\[ F(x) = me^x + \frac{2a^x}{\ln a} + 2\cos x + C \]
Trong đó \( C = C_1 + C_2 + C_3 \) là hằng số tích phân.
Vậy nguyên hàm của \( f(x) = me^x + 2a^x - 2\sin x \) là:
\[ F(x) = me^x + \frac{2a^x}{\ln a} + 2\cos x + C \]
Câu 82.
Để tìm \(a\), \(b\), và \(c\) sao cho \(F(x) = (ax^2 + bx + c)e^{-2x}\) là một nguyên hàm của hàm số \(f(x) = -(2x^2 - 8x + 7)e^{-2x}\), ta thực hiện các bước sau:
Bước 1: Tính đạo hàm của \(F(x)\).
\[ F'(x) = \left( (ax^2 + bx + c)e^{-2x} \right)' \]
Áp dụng quy tắc đạo hàm của tích hai hàm:
\[ F'(x) = (ax^2 + bx + c)'e^{-2x} + (ax^2 + bx + c)(e^{-2x})' \]
\[ F'(x) = (2ax + b)e^{-2x} + (ax^2 + bx + c)(-2e^{-2x}) \]
\[ F'(x) = (2ax + b)e^{-2x} - 2(ax^2 + bx + c)e^{-2x} \]
\[ F'(x) = e^{-2x} \left[ 2ax + b - 2ax^2 - 2bx - 2c \right] \]
\[ F'(x) = e^{-2x} \left[ -2ax^2 + (2a - 2b)x + (b - 2c) \right] \]
Bước 2: So sánh \(F'(x)\) với \(f(x)\).
\[ F'(x) = e^{-2x} \left[ -2ax^2 + (2a - 2b)x + (b - 2c) \right] \]
\[ f(x) = -(2x^2 - 8x + 7)e^{-2x} \]
So sánh hệ số tương ứng của \(x^2\), \(x\), và hằng số:
\[ -2a = -2 \Rightarrow a = 1 \]
\[ 2a - 2b = 8 \Rightarrow 2 - 2b = 8 \Rightarrow -2b = 6 \Rightarrow b = -3 \]
\[ b - 2c = -7 \Rightarrow -3 - 2c = -7 \Rightarrow -2c = -4 \Rightarrow c = 2 \]
Vậy, \(a = 1\), \(b = -3\), và \(c = 2\).
Đáp số: \(a = 1\), \(b = -3\), \(c = 2\).