Cho hàm số y=f(x) liên tục trên [0;2], thỏa các điều kiện \(f(2)=1 \text { và } \int_{0}^{2} f(x) \mathrm{d} x=\int_{0}^{2}\left[f^{\prime}(x)\right]^{2} \mathrm{~d} x=\frac{2}{3} . \text { Giá trị của } \int_{1}^{2} \frac{f(x)}{x^{2}} \mathrm{~d} x:\)
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo sai\(\begin{aligned} &\text { Đặt }\left\{\begin{array}{c} u=f(x) \\ \mathrm{d} v=\mathrm{d} x \end{array} \Rightarrow\left\{\begin{array}{c} \mathrm{d} u=f^{\prime}(x) \mathrm{d} x \\ v=x \end{array}\right.\right.\\ &\Rightarrow \int_{0}^{2} f(x) \mathrm{d} x=\left.x \cdot f(x)\right|_{0} ^{2}-\int_{0}^{2} x \cdot f^{\prime}(x) \mathrm{d} x=2-\int_{0}^{2} x \cdot f^{\prime}(x) \mathrm{d} x \Rightarrow-\int_{0}^{2} x \cdot f^{\prime}(x) \mathrm{d} x=\frac{2}{3}-2=-\frac{4}{3} .\\ &\text { Ta lại có: } \int_{0}^{2} \frac{1}{4} x^{2} \mathrm{~d} x=\left.\frac{x^{3}}{12}\right|_{0} ^{2}=\frac{2}{3} \text { . }\\ &\text { Do đó: } \int_{0}^{2}\left[f^{\prime}(x)\right]^{2} \mathrm{~d} x-\int_{0}^{2} x \cdot f^{\prime}(x) \mathrm{d} x+\int_{0}^{2} \frac{1}{4} x^{2} \mathrm{~d} x=\frac{2}{3}-\frac{4}{3}+\frac{2}{3} \Leftrightarrow \int_{0}^{2}\left[f^{\prime}(x)-\frac{1}{2} x\right]^{2} \mathrm{~d} x=0\\ &\Rightarrow f^{\prime}(x)-\frac{1}{2} x=0 \text { (vi } \left.\int_{0}^{2}\left[f^{\prime}(x)-\frac{1}{2} x\right]^{2} \mathrm{~d} x \geq 0, \forall x \in[0 ; 2]\right)\\ &\Rightarrow f(x)=\frac{1}{4} x^{2}+C \Rightarrow f(2)=1+C \Leftrightarrow C=0\\ &\text { Vậy } f(x)=\frac{1}{4} x^{2} \Rightarrow \int_{1}^{2} \frac{f(x)}{x^{2}} \mathrm{~d} x=\int_{1}^{2} \frac{1}{4} \mathrm{~d} x=\left.\frac{1}{4} x\right|_{1} ^{2}=\frac{1}{4} \text { . } \end{aligned}\)