Giả sử a, b là hai số nguyên thỏa mãn \(\int\limits_1^5 {\dfrac{{dx}}{{x\sqrt {3x + 1} }} = a\ln 3 + b\ln 5} \). Tính giá trị của biểu thức \(P = {a^2} + ab + 3{b^2}.\)
Trả lời bởi giáo viên
Đặt \(t = \sqrt {3x + 1} \Leftrightarrow {t^2} = 3x + 1 \Leftrightarrow 2tdt = 3dx \Rightarrow dx = \dfrac{{2tdt}}{3}\) , đổi cận \(\left\{ \begin{array}{l}x = 1 \Rightarrow t = 2\\x = 5 \Rightarrow t = 4\end{array} \right.\)
$\begin{array}{l} \Rightarrow I = \int\limits_1^5 {\dfrac{{dx}}{{x\sqrt {3x + 1} }}} = \int\limits_2^4 {\dfrac{{\dfrac{{2tdt}}{3}}}{{\dfrac{{{t^2} - 1}}{3}.t}}} = 2\int\limits_2^4 {\dfrac{{dt}}{{{t^2} - 1}}} = \int\limits_2^4 {\left( {\dfrac{1}{{t - 1}} - \dfrac{1}{{t + 1}}} \right)dt} \\\,\,\,\,\,\,\,\,\, = \left. {\ln \left| {\dfrac{{t - 1}}{{t + 1}}} \right|} \right|_2^4 = \ln \dfrac{3}{5} - \ln \dfrac{1}{3} = \ln 3 - \ln 5 + \ln 3 = 2\ln 3 - \ln 5\\ \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}a = 2\\b = - 1\end{array} \right. \Rightarrow P = {a^2} + ab + 3{b^2} = {2^2} - 2 + 3{\left( { - 1} \right)^2} = 5.\end{array}$
Hướng dẫn giải:
Sử dụng phương pháp đổi biến đặt \(t = \sqrt {3x + 1} \).