CHỦ ĐỀ 6: NGUYÊN HÀM CỦA HÀM LƯỢNG GIÁC
A. LÝ THUYẾT
1. Một số công thức lượng giác cần nhớ
Hằng đẳng thức lượng giác: 2 2 2 2 2 2 1 1 sin x cos x 1; 1 cot x; 1 tan x sin x cos x + = = + = +
- Công thức cộng:
( ) ( )
( )
sin a b sin a.cosb sin bcosb
cos a b cosa.cosb sin a.cosb
tan a tan b tan a b 1 tan a.tan b
± = ±
± =
± ± =
- Công thức nhân đôi: 2 2 2 2 sin 2a 2sin a cosa
cos2a cos a sin a 2cos a 1 1 2sin a
= = − = −= −
- Công thức hạ bậc: 2 2 1 cos2a 1 cos2a sin a ;cos a 2 2 − + = =
- Công thức nhân ba:
3
3 sin3a 3sin a 4sin a
cos3a 4cos a 3cosa
= − = −
- Công thức biến đổi tích thành tổng: ( ) ( ) 1 cosa.cosb cos a b cos a b 2 = + + −
( ) ( ) ( ) ( ) 1 1 sin.asin b cos a b cos a b ;sin a.cosb sin a b sin a b 2 2 = − − + = + + −
2. Một số nguyên hàm lượng giác cơ bản
( ) ( )
( ) ( )
( ) ( )
( )
1
2
3
4
2 5
2 6
7 2
8 2
9 2
I sin xdx cos x C
1 I sin ax dx cos ax C a
I cos xdx sin x C
1 I cos ax dx sin ax C a 1 cos2x x sin 2x I sin xdx dx C 2 2 4 1 cos2x x sin 2x I cos xdx dx C 2 2 4 dx I tan x C cos x dx 1 I tan ax C cos ax a
dx I sin ax
= = − +
= = − +
= = +
= = +
− = = = − +
+ = = = + +
= = +
= = +
= =
∫
∫
∫
∫
∫ ∫
∫ ∫
∫
∫
( ) ( ) 10 2
11
12
2 13 2
2 14 2
cot x C
dx 1 I cot ax C sin ax a
sin xdx I tan xdx ln cos x C cos x cos xdx I cot xdx ln sin x C sin x 1 I tan xdx 1 dx tan x x C cos x
1 I cot xdx 1 dx cot x x C sin x
− +
= = − +
= = = − +
= = = +
= = − = − + = = − = − +
∫
∫
∫ ∫
∫ ∫
∫ ∫
∫ ∫
3. Các dạng nguyên hàm lượng giác thường gặp
Dạng 1: Nguyên hàm m n I sin x.cos xdx = ∫
- TH1: Nếu 2k n m 2k 1 I sin x.cos x.sin xdx = + ⇒= ∫
( ) ( ) k 2 n 1 cos x .cos xd cos x = − − → ∫ Đặt t cos x =
- TH2: Nếu n 2k 1 = + → Đặt t sinx =
- TH3: Nếu m,n đều chẵn ta dùng công thức hạ bậc
Chú ý: Đối với nguyên hàm chỉ chứa sinx và cosx dạng.
( ) ( ) ( ) I f sin x cos xdx f sin x d sin x = = → ∫ ∫ Đặt t sinx =
( ) ( ) ( ) I f cos x sin xdx f cos x d cos x = = − → ∫ ∫ Đặt t cos x =
Dạng 2: Nguyên hàm m n dx I sin x.cos x = ∫
- TH1: Nếu ( ) ( )
k 1 2k 2 n 2 n d cos x sin xdx m 2k 1 I sin x.cos x 1 cos x .cos x + + = + ⇒= = − − ∫ ∫
Khi đó ta đặt: t cos x =
- TH2: Nếu n 2k 1 = + → ta đặt t sinx =
- TH3: Nếu m,n đều chẵn ta biến đổi
2 2
m n m n 1 sin x cos x ... sin x.cos x sin x.cos x + =
Dạng 3: Nguyên hàm lượng giác của hàm tanx và cotx
Các nguyên hàm chứa tanx hay cotx ta thường dùng các hằng đẳng thức
2 2 2 2 1 1 1 cot x; 1 tan x sin x cos x = + = +
Nguyên hàm mà mẫu số là đẳng cấp bậc hai với sinx và cosx;
2 2 Asin x Bsin x cos Ccos x + + thì ta chia cả tử số và mẫu số cho 2 cos x
Chú ý: Khi ( ) ( ) ( ) 2 tan tan tan cos
f x I dx f x d x x = = → ∫ ∫ đặt t=tanx
Dạng 4: Nguyên hàm sử dụng công thức biến đổi tích thành tổng
( ) ( )
( ) ( )
( ) ( )
( ) ( )
1 cosax.cosbxdx cos a b x cos a b x dx 2 1 sin ax.sin bxdx cos a b x cos a b x dx 2 1 sin ax.cosbxdx sin a b x sin a b x dx 2 1 cosax.sin bxdx sin a b x sin a b x dx 2
= + + −
= − + − −
= + + −
= + − −
∫ ∫
∫ ∫
∫ ∫
∫ ∫
Dạng 5: Nguyên hàm dx I asin x bcos x c = + + ∫
Ta có:
2 2 2 2
dx I x x x x x x 2asin cos b cos sin c sin cos 2 2 2 2 2 2
= + − + + ∫
2 2 2 2
x t tan 2 2
dx dx x x x x x x x msin nsin cos pcos cos m tan n tan p 2 2 2 2 2 2 2
dt I mt nt p
=
= + + + +
→= + +
∫ ∫
∫
B. VÍ DỤ MINH HỌA
Ví dụ 1: Tính các nguyên hàm sau:
Trên đây là phần đầu tài liệu — bấm Đọc sách để xem đầy đủ.