문제 은행 · 미적분 · 미적분Ⅱ · 적분법

적분법 전체 문제

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유형·난이도는 우리말 풀이가 붙은 문제는 선생님이 정했고, 나머지는 자동 분류라 다를 수 있어요. 난이도가 정해지지 않은 문제는 난이도로 거를 때 빠집니다.

11문제 · 1 / 1쪽

1.OpenStax 1권 · 4.10절 · 27번우리말 풀이

다음 문제에서 적분을 구하세요.

∫sin⁡x dx\int \sin x\,dx

영어 원문 보기

For the following exercises, evaluate the integral.

∫sin⁡xdx\int \sin xdx

답 쓰고 채점

부정적분은 끝에 「+ C」 도 붙여요

풀이 보기

미분하면 sin⁡x\sin x가 되는 함수를 떠올려요. cos⁡x\cos x를 미분하면 −sin⁡x-\sin x예요.

  1. 1

    부정적분은 미분하면 sin⁡x\sin x가 되는 함수예요. (cos⁡x)′=−sin⁡x(\cos x)'=-\sin x이므로 부호가 반대인 −cos⁡x-\cos x를 생각해요.

  2. 2

    확인해 봐요. (−cos⁡x)′=−(−sin⁡x)=sin⁡x(-\cos x)'=-(-\sin x)=\sin x로 맞아요. 상수는 미분하면 00이므로 적분상수 CC를 붙여요. ∫sin⁡x dx=−cos⁡x+C\int\sin x\,dx=-\cos x+C

답

−cos⁡x+C-\cos x+C

자주 하는 실수

sin⁡x\sin x의 부정적분을 cos⁡x\cos x로 쓰는 부호 실수가 많아요.

원본 교재 풀이(영어)

−cos⁡x+C-\cos x+C

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 5.6절 · 24번
2.OpenStax 1권 · 5.3절 · 40번우리말 풀이

다음 문제에서 미적분의 기본정리 2부를 이용하여 각 정적분의 값을 구하세요.

∫0π/2sin⁡θ dθ\int_{0}^{\pi/2}\sin\theta\,d\theta

영어 원문 보기

In the following exercises, evaluate each definite integral using the Fundamental Theorem of Calculus, Part 2.

∫0π/2sin⁡θdθ{\int }_{0}^{\pi /2}\sin \theta d\theta

풀이 보기

부정적분 FF를 찾아 F(위끝)−F(아래끝)F(\text{위끝})-F(\text{아래끝})을 계산해요.

  1. 1

    sin⁡θ\sin\theta의 부정적분 하나는 F(θ)=−cos⁡θF(\theta)=-\cos\theta예요. 미분하면 sin⁡θ\sin\theta가 되는 것을 확인할 수 있어요.

  2. 2

    기본정리 2부에 의해 ∫0π/2sin⁡θ dθ=F(π2)−F(0)\int_0^{\pi/2}\sin\theta\,d\theta=F\left(\frac\pi2\right)-F(0)예요.

  3. 3

    F(π2)=−cos⁡π2=0F\left(\frac\pi2\right)=-\cos\frac\pi2=0, F(0)=−cos⁡0=−1F(0)=-\cos0=-1이므로 0−(−1)=10-(-1)=1이에요.

답

11

자주 하는 실수

F(0)=−1F(0)=-1을 빼는 부호를 놓쳐 −1-1이라고 답해요.

원본 교재 풀이(영어)

F(x)=−cos⁡x,F(π2)−F(0)=1F(x)=-\cos x,F\left(\frac{\pi }{2}\right)-F(0)=1

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.10절 · 41번
3.OpenStax 1권 · 5.4절 · 3번우리말 풀이

기본 적분 공식을 이용하여 다음 부정적분 또는 정적분을 계산하세요.

∫dx2x\int\frac{dx}{2x}

영어 원문 보기

Use basic integration formulas to compute the following antiderivatives or definite integrals.

∫dx2x\int \frac{dx}{2x}

풀이 보기

상수 12\frac12을 적분 밖으로 꺼내면 ∫1xdx=ln⁡∣x∣\int\frac1x dx=\ln|x|를 쓸 수 있어요.

  1. 1

    12x=12⋅1x\frac{1}{2x}=\frac12\cdot\frac1x이므로 상수배를 앞으로 꺼내요. ∫dx2x=12∫1x dx\int\frac{dx}{2x}=\frac12\int\frac1x\,dx예요.

  2. 2

    ∫1x dx=ln⁡∣x∣+C\int\frac1x\,dx=\ln|x|+C이므로 12ln⁡∣x∣+C\frac12\ln|x|+C예요. xx가 음수일 수도 있으므로 절댓값을 붙여요.

답

12ln⁡∣x∣+C\frac12\ln|x|+C

자주 하는 실수

2x2x를 한 덩어리로 보고 ln⁡∣2x∣\ln|2x|로 쓴 뒤 22를 곱하지 않는 등 계수를 틀려요. (상수는 CC에 흡수되지만 앞의 12\frac12은 남아요.)

원본 교재 풀이(영어)

∫dx2x=12ln⁡∣x∣+C\int \frac{dx}{2x}=\frac{1}{2}\ln |x|+C

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 5.6절 · 60번
4.OpenStax 1권 · 5.5절 · 12번우리말 풀이

다음 문제에서 주어진 치환을 써서 부정적분을 구하세요.

∫xx2+1dx;u=x2+1\int \frac{x}{\sqrt{{x}^{2}+1}}dx;u={x}^{2}+1

영어 원문 보기

In the following exercises, find the antiderivative using the indicated substitution.

∫xx2+1dx;u=x2+1\int \frac{x}{\sqrt{{x}^{2}+1}}dx;u={x}^{2}+1

답 쓰고 채점

부정적분은 끝에 「+ C」 도 붙여요

풀이 보기

u=x2+1u=x^2+1 이면 du=2x dxdu=2x\,dx 이므로 분자의 x dxx\,dx 가 12du\frac12du 로 바뀌어요.

  1. 1

    왜 이렇게 할까요? 분모 안의 식 x2+1x^2+1 을 uu 로 놓으면 그 도함수 2x2x 가 분자에 (상수배로) 들어 있어서 식이 간단해져요.

  2. 2

    dudu 를 구해요. u=x2+1u=x^2+1 의 양변을 미분하면 du=2x dxdu=2x\,dx, 즉 x dx=12dux\,dx=\frac12du 예요.

  3. 3

    치환해서 적분해요. ∫x dxx2+1=12∫u−1/2du=12⋅2u1/2+C=u+C\int\frac{x\,dx}{\sqrt{x^2+1}}=\frac12\int u^{-1/2}du=\frac12\cdot 2u^{1/2}+C=\sqrt{u}+C

  4. 4

    xx 로 되돌려요. u=x2+1u=x^2+1 을 다시 넣으면 x2+1+C\sqrt{x^2+1}+C 예요.

답

x2+1+C\sqrt{x^2+1}+C

자주 하는 실수

du=2x dxdu=2x\,dx 에서 12\frac12 을 빼먹거나, 마지막에 uu 를 xx 로 되돌리지 않아요.

원본 교재 풀이(영어)

x2+1+C\sqrt{{x}^{2}+1}+C

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 5.5절 · 50번
# 치환적분법계산기본
5.OpenStax 1권 · 6.4절 · 1번우리말 풀이

다음 문제에서 주어진 구간에서 함수의 그래프의 길이를 구하세요.

y=5xy=5x (x=0x=0 부터 x=2x=2 까지)

영어 원문 보기

For the following exercises, find the length of the functions over the given interval.

y=5x from x=0 to x=2y=5x\,\text{from}\,x=0\,\text{to}\,x=2

답 쓰고 채점
풀이 보기

곡선의 길이는 ∫1+(y′)2 dx\int\sqrt{1+(y')^2}\,dx 예요.

  1. 1

    곡선 y=f(x)y=f(x) 의 x=ax=a 부터 bb 까지의 길이는 L=∫ab1+{f′(x)}2 dxL=\int_a^b\sqrt{1+\{f'(x)\}^2}\,dx 예요.

  2. 2

    y′=5y'=5 이므로 1+25=26\sqrt{1+25}=\sqrt{26} 이에요.

  3. 3

    L=∫0226 dx=26 [x]02=226L=\int_0^2\sqrt{26}\,dx=\sqrt{26}\,[x]_0^2=2\sqrt{26}

  4. 4

    검산해요. 두 점 (0,0)(0,0), (2,10)(2,10) 사이의 거리는 22+102=104=226\sqrt{2^2+10^2}=\sqrt{104}=2\sqrt{26} 으로 같아요.

답

2262\sqrt{26}

자주 하는 실수

근호 안에서 1+521+5^2 대신 1+51+5 로 쓰는 실수가 많아요. 기울기는 제곱해요.

원본 교재 풀이(영어)

2262\sqrt{26}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 6.4절 · 41번
# 곡선의 길이계산기본
6.OpenStax 2권 · 3.1절 · 21번우리말 풀이

가장 간단한 방법으로 적분하세요. 모든 문제에 부분적분이 필요한 것은 아니에요.

∫xe−x2dx\int x{e}^{-{x}^{2}}dx

영어 원문 보기

Find the integral by using the simplest method. Not all problems require integration by parts.

∫xe−x2dx\int x{e}^{-{x}^{2}}dx

답 쓰고 채점

부정적분은 끝에 「+ C」 도 붙여요

풀이 보기

지수 −x2-x^2 의 도함수 −2x-2x 가 앞의 xx 와 상수배 차이이므로, 부분적분 말고 치환적분이 더 간단해요.

  1. 1

    왜 이렇게 할까요? xx 와 e−x2e^{-x^2} 의 곱이라 부분적분이 떠오르지만, e−x2e^{-x^2} 의 속함수 −x2-x^2 를 미분하면 −2x-2x 로 xx 와 닮았어요. 이럴 땐 치환적분이 훨씬 간단해요.

  2. 2

    치환해요. u=−x2u=-x^2 으로 놓으면 du=−2x dxdu=-2x\,dx, 즉 x dx=−12dux\,dx=-\frac12du 예요.

  3. 3

    적분해요. ∫xe−x2dx=−12∫eu du=−12eu+C\int xe^{-x^2}dx=-\frac12\int e^u\,du=-\frac12e^u+C

  4. 4

    xx 로 되돌려요. −e−x22+C-\frac{e^{-x^2}}{2}+C 미분하면 −12e−x2⋅(−2x)=xe−x2-\frac12e^{-x^2}\cdot(-2x)=xe^{-x^2} 으로 확인돼요.

답

−e−x22+C-\dfrac{e^{-x^2}}{2}+C

자주 하는 실수

모든 곱의 꼴에 부분적분을 쓰려다 계산이 더 복잡해져요. 속함수의 도함수가 보이면 치환을 먼저 생각해요.

원본 교재 풀이(영어)

−e−x22+C-\frac{{e}^{-{x}^{2}}}{2}+C

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 5.5절 · 44번
# 치환적분법계산기본
7.CLP-2 · 1.4절 · 2번우리말 번역

다음 추론은 타당한가요? 타당하지 않다면 바로잡으세요.

문제: ∫(2x+1)2dx\displaystyle\int (2x+1)^2 \mathrm{d}x 의 값을 구하세요.

풀이: 치환 u=2x+1u=2x+1 을 사용한다. 그러면:

∫(2x+1)2dx=∫u2 du=13u3+C=13(2x+1)3+C\begin{aligned} \int (2x+1)^2 \mathrm{d}x&=\int u^2\ \mathrm{d}u\\ &=\frac{1}{3}u^3+C\\ &=\frac{1}{3}\left(2x+1\right)^3+C \end{aligned}

영어 원문 보기

Is the following reasoning sound? If not, fix it.

Problem: Evaluate ∫(2x+1)2dx\displaystyle\int (2x+1)^2 \mathrm{d}x.

Work: We use the substitution u=2x+1u=2x+1. Then:

∫(2x+1)2dx=∫u2 du=13u3+C=13(2x+1)3+C\begin{aligned} \int (2x+1)^2 \mathrm{d}x&=\int u^2\ \mathrm{d}u\\ &=\frac{1}{3}u^3+C\\ &=\frac{1}{3}\left(2x+1\right)^3+C \end{aligned}

정답·풀이 보기

이 추론은 타당하지 않다. 치환을 할 때에는 미분 요소(dx\mathrm{d}x)를 처리해야 한다. 치환적분법은 연쇄 법칙에서 나온 것임을 기억하자. 즉, 함수와 그 도함수가 함께 있어야 한다. 다음과 같이 하면 된다:

문제: ∫(2x+1)2dx\displaystyle\int (2x+1)^2 \mathrm{d}x 의 값을 구하세요.

풀이: 치환 u=2x+1u=2x+1 을 사용한다. 그러면 du=2dx\mathrm{d}u=2\mathrm{d}x 이므로 dx=12du\mathrm{d}x = \frac{1}{2}\mathrm{d}u 이다:

∫(2x+1)2dx=∫u2⋅12 du=16u3+C=16(2x+1)3+C\begin{aligned} \int (2x+1)^2 \mathrm{d}x&=\int u^2\cdot \frac{1}{2}\ \mathrm{d}u\\ &=\frac{1}{6}u^3+C\\ &=\frac{1}{6}\left(2x+1\right)^3+C \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

The reasoning is not sound: when we do a substitution, we need to take care of the differential (dx\mathrm{d}x). Remember the method of substitution comes from the chain rule: there should be a function and its derivative. Here's the way to do it:

Problem: Evaluate ∫(2x+1)2dx\displaystyle\int (2x+1)^2 \mathrm{d}x.

Work: We use the substitution u=2x+1u=2x+1. Then du=2dx\mathrm{d}u=2\mathrm{d}x, so dx=12du\mathrm{d}x = \frac{1}{2}\mathrm{d}u:

∫(2x+1)2dx=∫u2⋅12 du=16u3+C=16(2x+1)3+C\begin{aligned} \int (2x+1)^2 \mathrm{d}x&=\int u^2\cdot \frac{1}{2}\ \mathrm{d}u\\ &=\frac{1}{6}u^3+C\\ &=\frac{1}{6}\left(2x+1\right)^3+C \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.4절 · 6번
# 치환적분법계산기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
8.CLP-2 · 1.4절 · 4번우리말 번역

다음 추론이 타당한지 판단하세요. 타당하지 않다면 고치세요.

문제: ∫0π/4xtan⁡(x2) dx\displaystyle\int_{0}^{\pi/4} x\tan (x^2) \ \mathrm{d}x 의 값을 구하세요.

풀이: 먼저 치환 u=x2u=x^2, du=2xdx\mathrm{d}u = 2x\mathrm{d}x 를 사용한다:

∫0π/4xtan⁡(x2) dx=∫0π/412tan⁡(x2)⋅2xdx=∫0π2/1612tan⁡u du=12∫0π2/16sin⁡ucos⁡udu이제 치환 v=cos⁡u, dv=−sin⁡u du 를 사용한다:=12∫cos⁡0cos⁡(π2/16)−1vdv=−12∫1cos⁡(π2/16)1vdv=−12[log⁡∣v∣]1cos⁡(π2/16)=−12(log⁡(cos⁡(π2/16))−log⁡(1))=−12log⁡(cos⁡(π2/16))\begin{aligned} \int_{0}^{\pi/4} x\tan (x^2) \ \mathrm{d}x&= \int_{0}^{\pi/4} \frac{1}{2}\tan(x^2)\cdot 2x\mathrm{d}x\\ &=\int_{0}^{\pi^2/16} \frac{1}{2}\tan u\ \mathrm{d}u\\ &=\frac{1}{2}\int_{0}^{\pi^2/16} \dfrac{\sin u}{\cos u}\mathrm{d}u \\ \text{이제 치환 $v=\cos u$, $\mathrm{d}v=-\sin u \ \mathrm{d}u$ 를 사용한다:} \\ &=\frac{1}{2}\int_{\cos 0}^{\cos(\pi^2/16)} -\dfrac{1}{v}\mathrm{d}v\\ &=-\frac{1}{2}\int_{1}^{\cos(\pi^2/16)} \dfrac{1}{v}\mathrm{d}v\\ &=-\frac{1}{2}\left[\log|v|\right]_{1}^{\cos(\pi^2/16)}\\ &=-\frac{1}{2}\left(\log\left(\cos(\pi^2/16)\right)-\log(1)\right)\\ &=-\frac{1}{2}\log\left(\cos(\pi^2/16)\right) \end{aligned}

영어 원문 보기

Is the following reasoning sound? If not, fix it.

Problem: Evaluate ∫0π/4xtan⁡(x2) dx\displaystyle\int_{0}^{\pi/4} x\tan (x^2) \ \mathrm{d}x.

Work: We begin with the substitution u=x2u=x^2, du=2xdx\mathrm{d}u = 2x\mathrm{d}x:

∫0π/4xtan⁡(x2) dx=∫0π/412tan⁡(x2)⋅2xdx=∫0π2/1612tan⁡u du=12∫0π2/16sin⁡ucos⁡uduNow we use the substitution v=cos⁡u, dv=−sin⁡u du:=12∫cos⁡0cos⁡(π2/16)−1vdv=−12∫1cos⁡(π2/16)1vdv=−12[log⁡∣v∣]1cos⁡(π2/16)=−12(log⁡(cos⁡(π2/16))−log⁡(1))=−12log⁡(cos⁡(π2/16))\begin{aligned} \int_{0}^{\pi/4} x\tan (x^2) \ \mathrm{d}x&= \int_{0}^{\pi/4} \frac{1}{2}\tan(x^2)\cdot 2x\mathrm{d}x\\ &=\int_{0}^{\pi^2/16} \frac{1}{2}\tan u\ \mathrm{d}u\\ &=\frac{1}{2}\int_{0}^{\pi^2/16} \dfrac{\sin u}{\cos u}\mathrm{d}u \\ \text{Now we use the substitution $v=\cos u$, $\mathrm{d}v=-\sin u \ \mathrm{d}u$:} \\ &=\frac{1}{2}\int_{\cos 0}^{\cos(\pi^2/16)} -\dfrac{1}{v}\mathrm{d}v\\ &=-\frac{1}{2}\int_{1}^{\cos(\pi^2/16)} \dfrac{1}{v}\mathrm{d}v\\ &=-\frac{1}{2}\left[\log|v|\right]_{1}^{\cos(\pi^2/16)}\\ &=-\frac{1}{2}\left(\log\left(\cos(\pi^2/16)\right)-\log(1)\right)\\ &=-\frac{1}{2}\log\left(\cos(\pi^2/16)\right) \end{aligned}

정답·풀이 보기

더 짧은 방법이 있을 수도 있지만, 여기서의 추론은 타당하다.

문제: ∫0π/4xtan⁡(x2) dx\displaystyle\int_{0}^{\pi/4} x\tan (x^2) \ \mathrm{d}x 의 값을 구하세요.

풀이: 먼저 치환 u=x2u=x^2, du=2xdx\mathrm{d}u = 2x\mathrm{d}x 를 사용한다:

u=x2u=x^2 이면 dudx=2x\frac{\mathrm{d}u}{\mathrm{d}x} = 2x 이므로 실제로 du=2xdx\mathrm{d}u=2x\mathrm{d}x 이다.

∫0π/4xtan⁡(x2) dx=∫0π/412tan⁡(x2)⋅2xdx식 정리=∫0π2/1612tan⁡u du피적분함수, 미분소, 적분 구간의 모든 부분이 x 에서 u 로 바뀌었다.=12∫0π2/16sin⁡ucos⁡udutan⁡u=sin⁡ucos⁡u이제 치환 v=cos⁡u, dv=−sin⁡u du 를 사용한다:=12∫cos⁡0cos⁡(π2/16)−1vdv피적분함수, 미분, 적분 구간의 모든 부분이 u 에서 v 로 바뀌었다.=−12∫1cos⁡(π2/16)1vdvcos⁡(0)=1=−12[log⁡∣v∣]1cos⁡(π2/16)미적분의 기본 정리 2부=−12(log⁡(cos⁡(π2/16))−log⁡(1))=−12log⁡(cos⁡(π2/16))log⁡(1)=0\begin{aligned} \int_{0}^{\pi/4} x\tan (x^2) \ \mathrm{d}x&= \int_{0}^{\pi/4} \frac{1}{2}\tan(x^2)\cdot 2x\mathrm{d}x&\text{식 정리}\\ &=\int_{0}^{\pi^2/16} \frac{1}{2}\tan u\ \mathrm{d}u \\ \text{\text{피적분함수, 미분소, 적분 구간의 모든 부분이 $x$ 에서 $u$ 로 바뀌었다.}} \\ &=\frac{1}{2}\int_{0}^{\pi^2/16} \dfrac{\sin u}{\cos u}\mathrm{d}u & \tan u = \frac{\sin u}{\cos u}\\ \\ \text{이제 치환 $v=\cos u$, $\mathrm{d}v=-\sin u \ \mathrm{d}u$ 를 사용한다:} \\ &=\frac{1}{2}\int_{\cos 0}^{\cos(\pi^2/16)} -\dfrac{1}{v}\mathrm{d}v \\ \text{\text{피적분함수, 미분, 적분 구간의 모든 부분이 $u$ 에서 $v$ 로 바뀌었다.}} \\ &=-\frac{1}{2}\int_{1}^{\cos(\pi^2/16)} \dfrac{1}{v}\mathrm{d}v& \cos(0)=1\\ &=-\frac{1}{2}\bigg[\log|v|\bigg]_{1}^{\cos(\pi^2/16)}&\text{미적분의 기본 정리 2부}\\ &=-\frac{1}{2}\left(\log\left(\cos(\pi^2/16)\right)-\log(1)\right)\\ &=-\frac{1}{2}\log\left(\cos(\pi^2/16)\right)& \log(1)=0 \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

Perhaps shorter ways exist, but the reasoning here is valid.

Problem: Evaluate ∫0π/4xtan⁡(x2) dx\displaystyle\int_{0}^{\pi/4} x\tan (x^2) \ \mathrm{d}x.

Work: We begin with the substitution u=x2u=x^2, du=2xdx\mathrm{d}u = 2x\mathrm{d}x:

If u=x2u=x^2, then dudx=2x\frac{\mathrm{d}u}{\mathrm{d}x} = 2x, so indeed du=2xdx\mathrm{d}u=2x\mathrm{d}x.

∫0π/4xtan⁡(x2) dx=∫0π/412tan⁡(x2)⋅2xdxalgebra=∫0π2/1612tan⁡u duEvery piece is changed from x to u: integrand, differential, limits.=12∫0π2/16sin⁡ucos⁡udutan⁡u=sin⁡ucos⁡uNow we use the substitution v=cos⁡u, dv=−sin⁡u du:=12∫cos⁡0cos⁡(π2/16)−1vdvEvery piece is changed from u to v: integrand, differential, limits.=−12∫1cos⁡(π2/16)1vdvcos⁡(0)=1=−12[log⁡∣v∣]1cos⁡(π2/16)FTC Part 2=−12(log⁡(cos⁡(π2/16))−log⁡(1))=−12log⁡(cos⁡(π2/16))log⁡(1)=0\begin{aligned} \int_{0}^{\pi/4} x\tan (x^2) \ \mathrm{d}x&= \int_{0}^{\pi/4} \frac{1}{2}\tan(x^2)\cdot 2x\mathrm{d}x&\text{algebra}\\ &=\int_{0}^{\pi^2/16} \frac{1}{2}\tan u\ \mathrm{d}u \\ \text{\text{Every piece is changed from $x$ to $u$: integrand, differential, limits.}} \\ &=\frac{1}{2}\int_{0}^{\pi^2/16} \dfrac{\sin u}{\cos u}\mathrm{d}u & \tan u = \frac{\sin u}{\cos u}\\ \\ \text{Now we use the substitution $v=\cos u$, $\mathrm{d}v=-\sin u \ \mathrm{d}u$:} \\ &=\frac{1}{2}\int_{\cos 0}^{\cos(\pi^2/16)} -\dfrac{1}{v}\mathrm{d}v \\ \text{\text{Every piece is changed from $u$ to $v$: integrand, differential, limits.}} \\ &=-\frac{1}{2}\int_{1}^{\cos(\pi^2/16)} \dfrac{1}{v}\mathrm{d}v& \cos(0)=1\\ &=-\frac{1}{2}\bigg[\log|v|\bigg]_{1}^{\cos(\pi^2/16)}&\text{FTC Part 2}\\ &=-\frac{1}{2}\left(\log\left(\cos(\pi^2/16)\right)-\log(1)\right)\\ &=-\frac{1}{2}\log\left(\cos(\pi^2/16)\right)& \log(1)=0 \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 5.5절 · 4번
# 치환적분법계산기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
9.CLP-2 · 1.4절 · 6번우리말 번역

ff 와 gg 가 모든 곳에서 연속이고 미분가능한 함수라 하자. ∫f′(g(x))g′(x) dx−f(g(x))\int f'(g(x))g'(x)\ \mathrm{d}x - f(g(x)) 를 간단히 하세요.

영어 원문 보기

Let ff and gg be functions that are continuous and differentiable everywhere. Simplify ∫f′(g(x))g′(x) dx−f(g(x)).\int f'(g(x))g'(x)\ \mathrm{d}x - f(g(x)).

정답·풀이 보기

연쇄 법칙을 이용하면 다음을 알 수 있다. ddx{f(g(x))}=f′(g(x))g′(x)\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{f(g(x))\}=f'(g(x))g'(x) 따라서 f(g(x)) f(g(x)) 는 f′(g(x))g′(x) f'(g(x))g'(x) 의 부정적분이다. f′(g(x))g′(x)f'(g(x))g'(x) 의 모든 부정적분은 상수만큼만 차이가 나므로 다음이 성립한다.

∫f′(g(x))g′(x) dx−f(g(x))=f(g(x))+C−f(g(x))=C\begin{aligned} \int f'(g(x))g'(x)\ \mathrm{d}x - f(g(x))&= f(g(x))+C-f(g(x))\\ &=C \end{aligned}

즉, 주어진 식은 어떤 상수 CC 로 간단히 된다.

참고: ∫f′(g(x))g′(x) dt−f(g(x))=C\int f'(g(x))g'(x)\ \mathrm{d}t - f(g(x))=C 이므로 다음과 같이 결론짓는다. ∫f′(g(x))g′(x) dt=f(g(x))+C\int f'(g(x))g'(x)\ \mathrm{d}t = f(g(x))+C 이것이 바로 적분에서 치환을 하는 방법이다.

원본 교재 풀이(영어)

Using the chain rule, we see that ddx{f(g(x))}=f′(g(x))g′(x)\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{f(g(x))\}=f'(g(x))g'(x) So, f(g(x)) f(g(x)) is an antiderivative of f′(g(x))g′(x) f'(g(x))g'(x). All antiderivatives of f′(g(x))g′(x)f'(g(x))g'(x) differ by only a constant, so:

∫f′(g(x))g′(x) dx−f(g(x))=f(g(x))+C−f(g(x))=C\begin{aligned} \int f'(g(x))g'(x)\ \mathrm{d}x - f(g(x))&= f(g(x))+C-f(g(x))\\ &=C \end{aligned}

That is, our expression simplifies to some constant CC.

Remark: since ∫f′(g(x))g′(x) dt−f(g(x))=C\int f'(g(x))g'(x)\ \mathrm{d}t - f(g(x))=C we conclude ∫f′(g(x))g′(x) dt=f(g(x))+C\int f'(g(x))g'(x)\ \mathrm{d}t = f(g(x))+C which is precisely how we perform substitution on integrals.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.4절 · 7번
# 치환적분법계산기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
10.CLP-2 · 1.5절 · 3번우리말 번역

x≥0x\ge 0 에서 곡선 y=x3−xy=x^3-x 와 y=xy=x 로 둘러싸인 유한한 넓이를 나타내는 정적분을 쓰세요. 정적분의 값을 직접 구하지는 마세요.

영어 원문 보기

Write down a definite integral that represents the finite area bounded by the curves y=x3−xy=x^3-x and y=xy=x for x≥0x\ge 0. Do not evaluate the integral explicitly.

정답·풀이 보기

두 곡선은 y=xy=x 이고 y=x3−xy=x^3-x 인 점에서 만난다. 이 점들을 구하기 위해 다음과 같이 놓는다.

x=x3−x0=x3−2x0=x(x2−2)0=x또는0=x2−2\begin{aligned} x&=x^3-x\\ 0&=x^3-2x\\ 0&=x(x^2-2)\\ 0&= x \quad\text{또는}\quad 0=x^2-2 \end{aligned}

x≥0x\ge 0 에서 두 곡선은 (0,0)(0,0) 과 (2,2)(\sqrt{2},\sqrt{2}) 에서 만난다.

유용한 관찰로, 두 곡선이 모두 연속이고 x=0x=0 과 x=2x=\sqrt{2} 사이에서 서로 만나지 않으므로, 넓이를 두 영역으로 나누는 것을 걱정할 필요가 없다. 한 함수가 항상 위에 있고, 다른 함수가 항상 아래에 있기 때문이다.

수직 띠를 사용하면:

그림

주어진 영역의 위쪽 경계와 아래쪽 경계는 각각 y=T(x)=xy=T(x)=x 와 y=B(x)=x3−xy=B(x)=x^3-x 이다. 따라서

Area=∫02[T(x)−B(x)] dx=∫02[x−(x3−x)] dx=∫022x−x3 dx\begin{aligned} {\rm Area} = \int_0^{\sqrt{2}}\big[T(x)-B(x)\big]\ \mathrm{d}x = \int_0^{\sqrt{2}}\big[x-(x^3-x)\big]\ \mathrm{d}x = \int_0^{\sqrt{2}} 2x-x^3 \ \mathrm{d}x \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

The curves intersect when y=xy=x and y=x3−xy=x^3-x. To find these points, we set:

x=x3−x0=x3−2x0=x(x2−2)0=xor0=x2−2\begin{aligned} x&=x^3-x\\ 0&=x^3-2x\\ 0&=x(x^2-2)\\ 0&= x \quad\text{or}\quad 0=x^2-2 \end{aligned}

For x≥0x\ge 0, the curves intersect at (0,0)(0,0) and (2,2)(\sqrt{2},\sqrt{2}).

A handy observation is that, since both curves are continuous and they do not meet each other between x=0x=0 and x=2x=\sqrt{2}, we don't have to worry about dividing our area into two regions: one of the functions is always on the top, and the other is always on the bottom.

Using vertical strips:

figure

The top and bottom boundaries of the specified region are y=T(x)=xy=T(x)=x and y=B(x)=x3−xy=B(x)=x^3-x, respectively. So,

Area=∫02[T(x)−B(x)] dx=∫02[x−(x3−x)] dx=∫022x−x3 dx\begin{aligned} {\rm Area} = \int_0^{\sqrt{2}}\big[T(x)-B(x)\big]\ \mathrm{d}x = \int_0^{\sqrt{2}}\big[x-(x^3-x)\big]\ \mathrm{d}x = \int_0^{\sqrt{2}} 2x-x^3 \ \mathrm{d}x \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 6.1절 · 3번
# 넓이(여러 가지 함수)계산기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
11.CLP-2 · 1.7절 · 2번우리말 번역

부분적분을 이용하여 적분의 값을 구하려고 한다고 합시다. 피적분함수의 일부를 uu로, 나머지 일부를 dv\mathrm{d}v로 택합니다. uu로 택한 부분은 (미분된다, 부정적분된다). dv\mathrm{d}v로 택한 부분은 (미분된다, 부정적분된다).

영어 원문 보기

Suppose you want to evaluate an integral using integration by parts. You choose part of your integrand to be uu, and part to be dv\mathrm{d}v. The part chosen as uu will be: (differentiated, antidifferentiated). The part chosen as dv\mathrm{d}v will be: (differentiated, antidifferentiated).

정답·풀이 보기

공식 ∫udv=uv−∫vdu\int u \mathrm{d}v = uv - \int v \mathrm{d}u 를 기억하자. uu를 이용하여 du\mathrm{d}u를 만드므로, 즉 uu를 미분한다. dv\mathrm{d}v를 이용하여 vv를 만드므로, 즉 dv\mathrm{d}v를 부정적분한다.

원본 교재 풀이(영어)

Remember our rule: ∫udv=uv−∫vdu\int u \mathrm{d}v = uv - \int v \mathrm{d}u. So, we take uu and use it to make du\mathrm{d}u–that is, we differentiate it. We take dv\mathrm{d}v and use it to make vv–that is, we antidifferentiate it.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.7절 · 4번
# 부분적분법계산기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)