Tính \(\int\limits_C {\left( {3{x^2}{y^2} + \frac{2}{{4{x^2} + 1}}} \right)} dx + \left( {3{x^3}y + \frac{2}{{{y^3} + 4}}} \right)dy\) với \(C\) là đường cong \(y = \sqrt[{}]{{1 - {x^4}}}\) đi từ \(A(1,0)\) đến \(B( - 1,0)\)

Xét tích phân đường loại 2: \(\int_C P(x,y)dx + Q(x,y)dy\). Ta thấy: \(P(x,y) = 3x^2y^2 + \frac{2}{4x^2+1}\) và \(Q(x,y) = 3x^3y + \frac{2}{y^3+4}\) Ta có: \(\frac{\partial P}{\partial y} = 6x^2y\) và \(\frac{\partial Q}{\partial x} = 6x^2y\) Vì \(\frac{\partial P}{\partial y} = \frac{\partial Q}{\partial x}\) nên tích phân không phụ thuộc vào đường đi. Do đó, ta có thể thay đường cong C bằng đường thẳng nối A(1,0) và B(-1,0), tức là y = 0. Khi đó, tích phân trở thành: \(\int_C \left( 3x^2y^2 + \frac{2}{4x^2+1} \right) dx + \left( 3x^3y + \frac{2}{y^3+4} \right) dy = \int_1^{-1} \frac{2}{4x^2+1} dx + \int_0^0 \frac{2}{y^3+4} dy = \int_1^{-1} \frac{2}{4x^2+1} dx\) Đặt \(x = \frac{1}{2}tan(t)\), suy ra \(dx = \frac{1}{2}sec^2(t) dt\). Khi x = 1 thì \(t = arctan(2)\), khi x = -1 thì \(t = -arctan(2)\). Do đó, \(\int_1^{-1} \frac{2}{4x^2+1} dx = \int_{arctan(2)}^{-arctan(2)} \frac{2}{tan^2(t)+1} \cdot \frac{1}{2}sec^2(t) dt = \int_{arctan(2)}^{-arctan(2)} 1 dt = -2arctan(2)\) Tuy nhiên, không có đáp án nào trùng với kết quả tính toán. Vậy nên, ta tính tích phân ban đầu bằng định nghĩa. Vì \(y = \sqrt{1-x^4}\), ta có \(dy = \frac{-4x^3}{2\sqrt{1-x^4}}dx = \frac{-2x^3}{\sqrt{1-x^4}}dx\) \(\int_C (3x^2y^2 + \frac{2}{4x^2+1}) dx + (3x^3y + \frac{2}{y^3+4}) dy = \int_1^{-1} (3x^2(1-x^4) + \frac{2}{4x^2+1}) dx + (3x^3\sqrt{1-x^4} + \frac{2}{(1-x^4)^{3/2}+4}) \frac{-2x^3}{\sqrt{1-x^4}}dx\) \(= \int_1^{-1} (3x^2 - 3x^6 + \frac{2}{4x^2+1}) dx + (-6x^6 - \frac{4x^3}{(1-x^4)^2+4\sqrt{1-x^4}} ) dx\) \(= \int_1^{-1} (3x^2 - 3x^6 + \frac{2}{4x^2+1} -6x^6 - \frac{4x^3}{(1-x^4)^2+4\sqrt{1-x^4}} ) dx\) \(= \int_1^{-1} (3x^2 - 9x^6 + \frac{2}{4x^2+1} - \frac{4x^3}{(1-x^4)^2+4\sqrt{1-x^4}} ) dx\) \(= [x^3 - \frac{9}{7}x^7 + \arctan(2x) - ...]_1^{-1} = (-1 + \frac{9}{7} - arctan(2)) - (1 - \frac{9}{7} + arctan(2)) = -2 + \frac{18}{7} - 2arctan(2) = \frac{4}{7} - 2arctan(2)\) Vậy đáp án đúng là B.