Biết $\int\limits_0^{\dfrac{\pi }{3}} {\dfrac{{{x^2}dx}}{{{{(x\sin x + \cos x)}^2}}} = - \dfrac{{a\pi }}{{b + c\pi \sqrt 3 }} + d\sqrt 3 } $, với $a,b,c,d \in {Z^ + }$. Tính $P = a + b + c + d$.
Trả lời bởi giáo viên
$\begin{array}{l}\int\limits_0^{\dfrac{\pi }{3}} {\dfrac{{{x^2}dx}}{{{{\left( {x\sin x + \cos x} \right)}^2}}}} = \int\limits_0^{\dfrac{\pi }{3}} {\dfrac{x}{{\cos x}}\dfrac{{x\cos xdx}}{{{{\left( {x\sin x + \cos x} \right)}^2}}}} = \int\limits_0^{\dfrac{\pi }{3}} {\dfrac{x}{{\cos x}}\dfrac{{d\left( {x\sin x + \cos x} \right)}}{{{{\left( {x\sin x + \cos x} \right)}^2}}}} \\ = - \int\limits_0^{\dfrac{\pi }{3}} {\dfrac{x}{{\cos x}}d\left( {\dfrac{1}{{x\sin x + \cos x}}} \right)} = - \left. {\dfrac{x}{{\cos x}}.\dfrac{1}{{x\sin x + \cos x}}} \right|_0^{\dfrac{\pi }{3}} + \int\limits_0^{\dfrac{\pi }{3}} {\dfrac{1}{{x\sin x + \cos x}}d\left( {\dfrac{x}{{\cos x}}} \right)} \\ = - \left. {\dfrac{x}{{\cos x\left( {x\sin x + \cos x} \right)}}} \right|_0^{\dfrac{\pi }{3}} + \int\limits_0^{\dfrac{\pi }{3}} {\dfrac{1}{{{{\cos }^2}x}}dx} \\ = - \left. {\dfrac{x}{{\cos x\left( {x\sin x + \cos x} \right)}}} \right|_0^{\dfrac{\pi }{3}} + \left. {\tan x} \right|_0^{\dfrac{\pi }{3}} = - \dfrac{{\dfrac{\pi }{3}}}{{\dfrac{1}{2}\left( {\dfrac{\pi }{3}.\dfrac{{\sqrt 3 }}{2} + \dfrac{1}{2}} \right)}} + \sqrt 3 = \dfrac{{ - 4\pi }}{{\pi \sqrt 3 + 3}} + \sqrt 3 \\ = - \dfrac{{a\pi }}{{b + c\sqrt 3 }} + d\sqrt 3 \,\,\left( {a,b,c,d \in {Z^ + }} \right) \Rightarrow a = 4,b = 3,c = 1,d = 1 \Rightarrow a + b + c + d = 9\end{array}$
Hướng dẫn giải:
Nhân cả tử và mẫu với $\cos x$, sau đó sử dụng phương pháp tích phân từng phần.