Biết rằng $I = \int\limits_1^e {\dfrac{{{{\ln }^2}x + \ln x}}{{{{\left( {\ln x + x + 1} \right)}^3}}}\,{\rm{d}}x} = \dfrac{{a{e^2} + be - 12}}{{8{{\left( {e + 2} \right)}^2}}}$ với $a,\,\,b$ là các số nguyên dương. Hiệu $b - a$ bằng
Trả lời bởi giáo viên
Ta có $I = \int\limits_1^e {\dfrac{{{{\ln }^2}x + \ln x}}{{{{\left( {\ln x + x + 1} \right)}^3}}}\,{\rm{d}}x} = \int\limits_1^e {\dfrac{{\dfrac{{\ln x}}{{{x^2}}}.\dfrac{{\ln x + 1}}{x}}}{{{{\left( {\dfrac{{\ln x + 1}}{x} + 1} \right)}^3}}}\,{\rm{d}}x} $. Đặt $t = \dfrac{{\ln x + 1}}{x} \Leftrightarrow {\rm{d}}t = - \dfrac{{\ln x}}{{{x^2}}}\,{\rm{d}}x$ và $\left\{ \begin{array}{l}x = 1 \Rightarrow t = 1\\x = e \Rightarrow t = \dfrac{2}{e}\end{array} \right..$
Khi đó $I = - \,\int\limits_1^{\dfrac{2}{e}} {\dfrac{t}{{{{\left( {1 + t} \right)}^3}}}\,{\rm{d}}t} = - \,\int\limits_1^{\dfrac{2}{e}} {\left[ {\dfrac{1}{{{{\left( {t + 1} \right)}^2}}} - \dfrac{1}{{{{\left( {t + 1} \right)}^3}}}} \right]\,{\rm{d}}t} = \left. {\dfrac{{2t + 1}}{{2{{\left( {t + 1} \right)}^2}}}} \right|_1^{\dfrac{2}{e}} = \dfrac{{{e^2} + 4e - 12}}{{8{{\left( {e + 2} \right)}^2}}}.$
Do đó $a=1,b=4$ hay $b-a=3$.
Hướng dẫn giải:
Chia cả tử và mẫu cho ${x^3}$ và đặt ẩn phụ, đổi biến số tính giá trị tích phân