Cho hàm số \(y = f\left( x \right)\) có đạo hàm \(f’\left( x \right)\) liên tục trên \(\mathbb{R}\) và thỏa mãn \(f’\left( x \right) \in \left[ { – 1;1} \right]\) với mọi \(x \in \left[ {0;2} \right]\). Biết rằng \(f\left( 0 \right) = f\left( 2 \right) = 1\). Đặt \(I = \int\limits_0^2 {f\left( x \right){\rm{d}}x} \), phát biểu nào dưới đây đúng?
Suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiTa có: \(I = \int\limits_0^2 {f\left( x \right){\rm{d}}x} = \int\limits_0^1 {f\left( x \right){\rm{d}}x} + \int\limits_1^2 {f\left( x \right){\rm{d}}x} \)
Xét \(\int\limits_0^1 {f\left( x \right){\rm{d}}x} \).
Đặt \(\left\{ \begin{array}{l}u = f\left( x \right) \Rightarrow du = f’\left( x \right){\rm{d}}x\\dv = {\rm{d}}x \Rightarrow v = x – 1\end{array} \right. \Rightarrow \int\limits_0^1 {f\left( x \right){\rm{d}}x} = \left. {\left( {x – 1} \right)f\left( x \right)} \right|_0^1 – \int_0^1 {\left( {x – 1} \right)f’\left( x \right){\rm{d}}x} \)
\(\Rightarrow \int\limits_0^1 {f\left( x \right){\rm{d}}x} = 1 + \int_0^1 {\left( {1 – x} \right)f’\left( x \right){\rm{d}}x} \ge \int_0^1 {\left( {1 – x} \right){\rm{d}}x} = \frac{1}{2}\).
Xét \(\int\limits_1^2 {f\left( x \right){\rm{d}}x} \).
Đặt \(\left\{ \begin{array}{l}u = f\left( x \right) \Rightarrow {\rm{d}}u = f’\left( x \right){\rm{d}}x\\{\rm{d}}v = {\rm{d}}x \Rightarrow v = x – 1\end{array} \right. \Rightarrow \int\limits_1^2 {f\left( x \right){\rm{d}}x} = \left. {\left( {x – 1} \right)f\left( x \right)} \right|_1^2 – \int_1^2 {\left( {x – 1} \right)f’\left( x \right){\rm{d}}x}\)
\( \Rightarrow \int\limits_1^2 {f\left( x \right){\rm{d}}x} = 1 + \int_1^2 {\left( {1 – x} \right)f’\left( x \right){\rm{d}}x} \ge \int_1^2 {\left( {1 – x} \right){\rm{d}}x} = \frac{1}{2}\).
Vậy \(I \ge 1\).