Cho biết \(\int\limits_0^1 {x\sqrt {{x^2} + 1} dx = \dfrac{{a\sqrt 2 - 1}}{b}} \) với \(a,\,\,b\) là các số tự nhiên. Giá trị của \({a^2} - {b^2}\) bằng A.\( - 5.\) B.\(5.\) C.\(2.\) D.\(1.\)
Phương pháp giải: - Sử dụng phương pháp đổi biến số, đặt \(t = \sqrt {{x^2} + 1} \). - Tích tích phân sau khi đổi biến. - Đồng nhất hệ số tìm \(a,\,\,b\) và tính \({a^2} - {b^2}\). Giải chi tiết:Đặt \(t = \sqrt {{x^2} + 1} \Rightarrow {t^2} = {x^2} + 1 \Rightarrow tdt = xdx\). Đổi cận: \(\left\{ \begin{array}{l}x = 0 \Rightarrow t = 1\\x = 1 \Rightarrow t = \sqrt 2 \end{array} \right.\). Khi đó ta có: \(\int\limits_0^1 {x\sqrt {{x^2} + 1} dx} = \int\limits_1^{\sqrt 2 } {{t^2}dt} = \left. {\dfrac{{{t^3}}}{3}} \right|_1^{\sqrt 2 } = \dfrac{{2\sqrt 2 }}{3} - \dfrac{1}{3} = \dfrac{{2\sqrt 2 - 1}}{3}\). \( \Rightarrow a = 2,\,\,b = 3\). Vậy \({a^2} - {b^2} = {2^2} - {3^2} = - 5.\) Chọn A.