Cho \(I=\int_{\sqrt{5}}^{a} \frac{\mathrm{d} x}{x \sqrt{x^{2}+4}}=\frac{1}{4} \ln \frac{5}{3},(a>\sqrt{5})\) Khi đó giá trị của số thực a là:
Suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiĐặt \(t=\sqrt{x^{2}+4} \Rightarrow t^{2}=x^{2}+4 \Rightarrow t \mathrm{d} t=x \mathrm{d} x\)
Đổi cận \(x=\sqrt{5} \Rightarrow t=3, \quad x=a \Rightarrow t=\sqrt{a^{2}+4}\)
Khi đó:
\(\begin{array}{l} I=\int\limits_{\sqrt{5}}^{a} \frac{x \mathrm{d} x}{x^{2} \sqrt{x^{2}+4}}=\int\limits_{3}^{\sqrt{a^{2}+4}} \frac{\mathrm{d} t}{t^{2}-4}=\int\limits_{3}^{\sqrt{a^{2}+4}} \frac{\mathrm{d} t}{(t-2)(\mathrm{t}+2)} \\ =\frac{1}{4} \int\limits_{3}^{\sqrt{a^{2}+4}}\left(\frac{1}{t-2}-\frac{1}{t+2}\right) \mathrm{d} t=\frac{1}{4} \ln \left|\frac{t-2}{t+2}\right|_{3}^{\sqrt{a^{2}+4}}=\frac{1}{4} \ln \left(5 \cdot \frac{\sqrt{a^{2}+4}-2}{\sqrt{a^{2}+4}+2}\right) \end{array}\)
Ta có:
\(I=\frac{1}{4} \ln \frac{5}{3} \Leftrightarrow \frac{1}{4} \ln \left(5 \cdot \frac{\sqrt{a^{2}+4}-2}{\sqrt{a^{2}+4}+2}\right)=\frac{1}{4} \ln \frac{5}{3},(a>\sqrt{5}) \Leftrightarrow \frac{\sqrt{a^{2}+4}-2}{\sqrt{a^{2}+4}+2}=\frac{1}{3}\)
\(\Leftrightarrow 3(\sqrt{a^{2}+4}-2)=\sqrt{a^{2}+4}+2 \Leftrightarrow a=2 \sqrt{3}\)