Cho f(x) có đạo hàm trên \(\mathbb{R}\) và thỏa mãn \(3 f^{\prime}(x) \cdot e^{f^{3}(x)-x^{2}-1}-\frac{2 x}{f^{2}(x)}=0\). Biết \(f(0)=1\) , tính tích phân \(I=\int_{0}^{\sqrt{7}} x \cdot f(x) \mathrm{d} x\)?
Suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo sai\(\begin{array}{l} \text { Ta có } 3 f^{\prime}(x) \cdot e^{f^{3}(x)-x^{2}-1}-\frac{2 x}{f^{2}(x)}=0 \Leftrightarrow 3 f^{\prime}(x) \cdot \frac{e^{f^{3}(x)}}{e^{x^{2}+1}}=\frac{2 x}{f^{2}(x)} \Leftrightarrow 3 f^{2}(x) \cdot f^{\prime}(x) \cdot e^{f^{3}(x)}=2 x \cdot e^{x^{2}+1} \\ \Leftrightarrow\left(e^{f^{3}(x)}\right)^{\prime}=\left(e^{x^{2}+1}\right)^{\prime} \Leftrightarrow e^{f^{3}(x)}=e^{x^{2}+1}+C\left(^{*}\right) \end{array}\)Thế \(x=0 \text { vào }(*) \text { ta được } e=e+C \Leftrightarrow C=0\)
\(\begin{array}{l} \text { Do đó } e^{f^{3}(x)}=e^{x^{2}+1} \Leftrightarrow f^{3}(x)=x^{2}+1 \Leftrightarrow f(x)=\sqrt[3]{x^{2}+1} \\ \text { Vậy } I=\int_{0}^{\sqrt{7}} x \sqrt[3]{x^{2}+1} \mathrm{~d} x=\frac{1}{2} \int_{0}^{\sqrt{7}}\left(x^{2}+1\right)^{\frac{1}{3}} \mathrm{~d}\left(x^{2}+1\right)=\left.\frac{1}{2} \cdot \frac{\left(x^{2}+1\right)^{\frac{4}{3}}}{\frac{4}{3}}\right|_{0} ^{\sqrt{7}}=\left.\frac{3}{8}\left(x^{2}+1\right) \sqrt[3]{x^{2}+1}\right|_{0} ^{\sqrt{7}} \end{array}\)
\(=\frac{3}{8} \cdot(16-1)=\frac{45}{8}\)