50 bài toán về nguyên hàm của hàm số lượng giác (có đáp án 2024) – Toán 12

Nguyên hàm của hàm số lượng giác và cách giải - Toán lớp 12

A. LÝ THUYẾT.

1. Một số công thức lượng giác cần nhớ

- Hệ thức lượng giác cơ bản:

${\sin }^{2}x+{\cos }^{2}x=1;\frac{1}{{\sin }^{2}x}=1+{\cot }^{2}x;\frac{1}{{\cos }^{2}x}=1+{\tan }^{2}x$

2. Một số nguyên hàm lượng giác cơ bản

B. CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI

1. Dạng $\int {\sin }^{m}x.{\cos }^{n}xdx$ trong đó m, n là các số tự nhiên

Trường hợp 1: Trong hai số m, n có ít nhất một số lẻ.

Trường hợp 2: Cả hai số m, n đều là số chẵn: Ta sử dụng công thức hạ bậc để giảm một nửa số mũ của , để làm bài toán trở nên đơn giản hơn.

2. Dạng $\int \sin ax.\cos bxdx$;

$\int \sin ax.\sin bxdx$; $\int \cos ax.\cos bxdx$;

$\int \cos ax.\sin bxdx$.

Ta sử dụng công thức biến đổi tích thành tổng trong lượng giác.

3. Dạng $\int \frac{{\tan }^{m}x}{{\cos }^{n}x}dx$ trong đó m, n là các số nguyên

4. Đổi biến số với hàm lượng giác.

Khi nguyên hàm, tích phân của các hàm số mà biểu thức của nó có chứa các dạng $\sqrt{x^2+a^2},\sqrt{x^2-a^2},\sqrt{a^2-x^2}$, thì ta có cách biến đổi lượng giác như sau:

VÍ DỤ MINH HOẠ.

Ví dụ 1:

Lời giải

Vì lũy thừa của $\sin x$ là số lẻ nên ta đổi biến

$u=\cos x\Rightarrow du=\left(\cos x\right)\text{'}dx$

Ví dụ 2:

a. $A=\int \frac{{\tan }^{6}x}{{\cos }^{4}x}dx$

b. $B=\int \frac{{\tan }^{5}x}{{\cos }^{7}x}dx$

Lời giải

a. Do lũy thừa của cosx là số nguyên dương chẵn nên đặt u = tanx. Từ công thức tổng quát đã chứng minh ở trên ta có:

b. Do lũy thừa của là một số lẻ nên ta đặt $u=\frac{1}{\cos x}$, do vậy, từ công thức tổng quát chứng minh ở trên ta có

Ví dụ 3:

A. $f\left(\frac{\pi }{2}\right)=\frac{{\pi }^2}{4}+\frac{2}{3}$

B. $f\left(\frac{\pi }{2}\right)=\frac{{\pi }^2}{4}+\frac{8}{3}$

C. $f\left(\frac{\pi }{2}\right)=\frac{{\pi }^2}{2}+\frac{2}{3}$

D. $f\left(\frac{\pi }{2}\right)=\frac{{\pi }^2}{2}+\frac{8}{3}$

Lời giải:

Chọn B

C. BÀI TẬP TỰ LUYỆN.

Câu 1.

A. $\int e^{x}dx=e^x+C$

B. $\int a^{x}dx=\frac{a^x}{\ln a}+C\left(0<a\ne 1\right)$

C. $\int \cos xdx=\sin x+C$

D. $\int \sin xdx=\cos x+C$

Câu 2.

A. $\frac{\sin 6x}{12}+\frac{\sin 8x}{16}$

B. $-\frac{\sin 6x}{12}+\frac{\sin 8x}{16}$

C. $\frac{\sin 6x}{12}-\frac{\sin 8x}{16}$

D. $-\left.\frac{\sin 6x}{12}+\frac{\sin 8x}{16}\right]$

Câu 3. $\int \frac{1}{{\sin }^{2}x.{\cos }^{2}x}dx$ bằng:

A. $2\tan 2x+C$

B. -4$\cot 2x+C$

C. 4$\cot 2x+C$

D. 2$\cot 2x+C$

Câu 4. $\int {\left(\sin 2x-c\text{os}2x\right)}^{2}dx$ bằng:

A. $\frac{{\left(\sin 2x-c\text{os}2x\right)}^3}{3}+C$

B. ${\left(-\frac{1}{2}c\text{os}2x+\frac{1}{2}\sin 2x\right)}^2+C$

C. $x-\frac{1}{2}\sin 2x+C$

D. $x+\frac{1}{4}c\text{os}4x+C$

Câu 5. $\int c{\text{os}}^2\frac{2x}{3}dx$ bằng:

A. $\frac{3}{2}c{\text{os}}^4\frac{2x}{3}+C$

B. $\frac{1}{2}c{\text{os}}^4\frac{2x}{3}+C$

C. $\frac{x}{2}+\frac{3}{8}\text{sin}\frac{4x}{3}+C$

D. $\frac{x}{2}-\frac{4}{3}c\text{os}\frac{4x}{3}+C$

Câu 6.

A. $f\left(x\right)=\frac{\cos x+3\sin x}{\sin x-3\cos x}$

B. $f\left(x\right)=\cos x+3\sin x$

C. $f\left(x\right)=\frac{-\cos x-3\sin x}{\sin x-3\cos x}$

D. $f\left(x\right)=\frac{\sin x-3\cos x}{\cos x+3\sin x}$

Câu 7.

A. $\frac{2}{3}x+2\cos x-\frac{1}{4}\sin 2x+C$

B. $\frac{3}{2}x-2\cos x+\frac{1}{4}\sin 2x+C$

C. $\frac{2}{3}x-2\cos 2x-\frac{1}{4}\sin 2x+C$

D. $\frac{3}{2}x-2\cos x-\frac{1}{4}\sin 2x+C$

Câu 8.

A. $m=-\frac{4}{3}$

B. $m=-\frac{3}{4}$

C. $m=-\frac{3}{4}$

D. $m=\frac{3}{4}$

Câu 9.

A. $-\frac{1}{3}c\text{os}3x$

B. $-3c\text{os}3x$

C. $3c\text{os}3x$

D. $\frac{1}{3}c\text{os}3x$

Câu 10.

A. Đáp án khác

B. ${\tan }^{2}x+1$

C. $\frac{{\tan }^{4}x}{4}+C$

D. $\frac{1}{2}{\tan }^{2}x+\ln \left.\cos x\right|+C$

Câu 11.

A. $\sin 2x$ và ${\cos }^{2}x$

B. $\tan x^2$ và $\frac{1}{{\cos }^2{x}^2}$

C. $e^x$ và $e^{-x}$

D. $\sin 2x$ và ${\sin }^{2}x$

Câu 12.

A. $\frac{4x}{{\sin }^{2}x}$

B. $4\tan x$

C. $4+\tan x$

D. $4x+\frac{4}{3}{\tan }^{3}x$

Câu 13.

A. $\cos x-\frac{{\cos }^{3}x}{3}+C$

B. $-\cos x+\frac{{\cos }^{3}x}{3}+C$

C. $-\cos x+\frac{1}{\cos x}+c$

D. $\frac{{\sin }^{4}x}{4}+C$

Câu 14.

A. $2\cos x-\mathrm{s}\text{inx}+C$

B. $2\cos x+\mathrm{s}\text{inx}+C$

C. $-2\cos x-\mathrm{s}\text{inx}+C$

D. $-2\cos x+\mathrm{s}\text{inx}+C$

Câu 15.

A. $F\left(x\right)=-\frac{1}{2}\cos 2x+C$

B. $F\left(x\right)=\cos 2x+C$

C. $F\left(x\right)=\frac{1}{2}\cos 2x+C$

D. $F\left(x\right)=-\cos 2x+C$

Câu 16.

A. $\frac{1}{8}\sin 8x+\frac{1}{2}\sin 2x+C$

B. $\frac{1}{2}\sin 8x+\frac{1}{2}\sin 2x$

C. $\frac{1}{16}\sin 8x+\frac{1}{4}\sin 2x$

D. $\frac{-1}{16}\sin 8x-\frac{1}{4}\sin 2x$

Câu 17. $\int c\text{os}8x.\sin xdx$ bằng:

A. $\frac{1}{8}\sin 8x.c\text{os}x+C$

B. $-\frac{1}{8}\sin 8x.c\text{os}x+C$

C. $\frac{1}{14}c\text{os7}x-\frac{1}{18}c\text{os}9x+C$

D. $\frac{1}{18}c\text{os9}x-\frac{1}{14}c\text{os7}x+C$

Câu 18. $\int {\sin }^{2}2xdx$ bằng:

A. $\frac{1}{2}x+\frac{1}{8}\sin 4x+C$

B. $\frac{1}{3}{\sin }^{3}2x+C$

C. $\frac{1}{2}x-\frac{1}{8}\sin 4x+C$

D. $\frac{1}{2}x-\frac{1}{4}\sin 4x+C$

Câu 19.

A. $F\left(x\right)=-c\text{os}x+\frac{x^2}{2}$

B. $F\left(x\right)=-c\text{os}x+\frac{x^2}{2}+2$

C. $F\left(x\right)=c\text{os}x+\frac{x^2}{2}+20$

D. $F\left(x\right)=-c\text{os}x+\frac{x^2}{2}+20$

Câu 20.

A. $F\left(x\right)=-c\text{ot}x+x^2-\frac{{\pi }^2}{4}$

B. $F\left(x\right)=c\text{ot}x-x^2+\frac{{\pi }^2}{16}$

C. $F\left(x\right)=-c\text{ot}x+x^2$

D. $F\left(x\right)=-c\text{ot}x+x^2-\frac{{\pi }^2}{16}$

Câu 21.

A. $3\sin 3x+\sin x$

B. $\frac{\sin 4x}{8}+\frac{\sin 2x}{4}$

C. $\frac{\sin 4x}{2}+\frac{\sin 2x}{4}$

D. $\frac{\cos 4x}{8}+\frac{\cos 2x}{4}$

Câu 22. $\int \frac{3\cos x}{2+\sin x}dx$ bằng:

A. $3\ln \left(2+\sin x\right)+C$

B. $-3\ln \left.2+\sin x\right|+C$

C. $\frac{3\sin x}{{\left(2+\sin x\right)}^2}+C$

D. $-\frac{3\sin x}{\ln \left(2+\sin x\right)}+C$

Câu 23.

A. $\ln \left.\sin x+\cos x\right|+C$

B. $\frac{1}{\ln \left.\sin x-\cos x\right|}+C$

C. $\ln \left.\sin x-\cos x\right|+C$

D. $\frac{1}{\sin x+\cos x}+C$

Câu 24. $\int \frac{\cot x}{{\sin }^{2}x}dx$ bằng:

A. $-\frac{{\cot }^{2}x}{2}+C$

B. $\frac{{\cot }^{2}x}{2}+C$

C. $-\frac{{\tan }^{2}x}{2}+C$

D. $\frac{{\tan }^{2}x}{2}+C$

Câu 25.

A. $\frac{-1}{4c{\text{os}}^{4}x}+C$

B. $\frac{1}{4c{\text{os}}^{4}x}+C$

C. $\frac{1}{4{\text{sin}}^{4}x}+C$

D. $\frac{-1}{4{\text{sin}}^{4}x}+C$

Câu 26. $\int {\sin }^{5}x.c\text{os}xdx$ bằng:

A. $\frac{{\sin }^{6}x}{6}+C$

B.$-\frac{{\sin }^{6}x}{6}+C$

C. $-\frac{c{\text{os}}^{6}x}{6}+C$

D. $\frac{c{\text{os}}^{6}x}{6}+C$

Câu 27.

A. $F\left(x\right)=\frac{1}{2}{e}^{-x}\left(\sin x-\cos x\right)+C$

B. $F\left(x\right)=\frac{1}{2}{e}^{-x}\left(\sin x+\cos x\right)+C$

C. $F\left(x\right)=-\frac{1}{2}{e}^{-x}\left(\sin x+\cos x\right)+C$

D. $F\left(x\right)=-\frac{1}{2}{e}^{-x}\left(\sin x-\cos x\right)+C$

Câu 28.

A. F(x) = $-\frac{\left(x-2\right)\cos 3x}{3}+\frac{1}{9}\sin 3x+C$

B. F(x) = $\frac{\left(x-2\right)\cos 3x}{3}+\frac{1}{9}\sin 3x+C$

C. F(x) = $-\frac{\left(x+2\right)\cos 3x}{3}+\frac{1}{9}\sin 3x+C$

D. F(x) = $-\frac{\left(x-2\right)\cos 3x}{3}+\frac{1}{3}\sin 3x+C$

Câu 29.

A. $-2x\cos x-\int x^2\cos xdx$

B. $-x^2\cos x+\int 2x\cos xdx$

C. $-x^2\cos x-\int 2x\cos xdx$

D. $-2x\cos x+\int x^2\cos xdx$

Câu 30.

A. $\underset{}{\overset{}{\int }}dt$

B. $\underset{}{\overset{}{\int t}}dt$

C. $\underset{}{\overset{}{\int }}\frac{1}{t}dt$

D. $\underset{}{\overset{}{\int }}dt$

Đáp án