문제 은행 · 미적분 · 미적분Ⅱ · 적분법

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745문제 · 35 / 38쪽

681.CLP-2 · 1.1절 · 45번우리말 번역

0≤a≤10 \leq a \leq 1 일 때, 기하를 이용하여 ∫0a1−x2 dx\displaystyle\int_0^a \sqrt{1-x^2}\ \mathrm{d}x 의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

Evaluate ∫0a1−x2 dx\displaystyle\int_0^a \sqrt{1-x^2}\ \mathrm{d}x using geometry, if 0≤a≤10 \leq a \leq 1.

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

먼저 y=1−x2y=\sqrt{1-x^2} 은 원점을 중심으로 하고 반지름이 1인 원의 위쪽 반원임에 주목한다. 0에서 aa 까지 곡선 아래의 넓이를 구하므로, 구하려는 영역은 아래 그림과 같다.

그림

기하를 이용하여 이 넓이를 구하기 위해, 아래와 같이 원의 부채꼴과 삼각형, 두 부분으로 나눈다.

그림

  • 부채꼴의 넓이: 부채꼴은 반지름이 1인 원의 일부이고 중심각은 θ\theta 이다. 따라서 그 넓이는 θ2π(원의 넓이)=θ2π(π)=θ2\frac{\theta}{2\pi}\left(\text{원의 넓이}\right) = \frac{\theta}{2\pi}\left(\pi\right) = \frac{\theta}{2} 이다.

이제 θ\theta 를 aa 에 대해 나타내야 한다. π2−θ\frac{\pi}{2}-\theta 는 단위원 안에 있는 빨간 삼각형의 한 내각임에 주목한다. 따라서 cos⁡(π2−θ)=a\cos\left(\frac{\pi}{2}-\theta\right)=a 이다. 그러면 π2−θ=arccos⁡(a)\frac{\pi}{2}-\theta= \arccos(a) 이므로 θ=π2−arccos⁡(a)\theta = \frac{\pi}{2} - \arccos(a) 이다.

그러므로 부채꼴의 넓이는 π4−12arccos⁡(a)\frac{\pi}{4} - \frac{1}{2}\arccos(a) 제곱단위이다.

  • 삼각형의 넓이: 삼각형의 밑변은 aa 이다. 높이는 x=ax=a 일 때 함수의 yy 값이므로 1−a2\sqrt{1-a^2} 이다. 그러면 삼각형의 넓이는 12a1−a2\frac{1}{2}a\sqrt{1-a^2} 이다.

따라서 ∫0a1−x2 dx=π4−12arccos⁡(a)+12a1−a2\displaystyle\int_0^a \sqrt{1-x^2}\ \mathrm{d}x = \frac{\pi}{4} -\frac{1}{2} \arccos(a) + \frac{1}{2}a\sqrt{1-a^2} 이다.

원본 교재 풀이(영어)

First, we note y=1−x2y=\sqrt{1-x^2} is the upper half of a circle of radius 1, centred at the origin. We're taking the area under the curve from 0 to aa, so the area in question is as shown in the picture below.

figure

In order to use geometry to find this area, we break it up into two pieces: a sector of a circle, and a triangle, shown below.

figure

  • Area of sector: The sector is a portion of a circle with radius 1, with inner angle θ\theta. So, its area is θ2π(area of circle)=θ2π(π)=θ2\frac{\theta}{2\pi}\left(\text{area of circle}\right) = \frac{\theta}{2\pi}\left(\pi\right) = \frac{\theta}{2}.

Our job now is to find θ\theta in terms of aa. Note π2−θ\frac{\pi}{2}-\theta is the inner angle of the red triangle, which lies in the unit circle. So, cos⁡(π2−θ)=a\cos\left(\frac{\pi}{2}-\theta\right)=a. Then π2−θ=arccos⁡(a)\frac{\pi}{2}-\theta= \arccos(a), and so θ=π2−arccos⁡(a)\theta = \frac{\pi}{2} - \arccos(a).

Then the area of the sector is π4−12arccos⁡(a)\frac{\pi}{4} - \frac{1}{2}\arccos(a) square units.

  • Area of triangle: The triangle has base aa. Its height is the yy-value of the function when x=ax=a, so its height is 1−a2\sqrt{1-a^2}. Then the area of the triangle is 12a1−a2\frac{1}{2}a\sqrt{1-a^2}.

We conclude ∫0a1−x2 dx=π4−12arccos⁡(a)+12a1−a2\displaystyle\int_0^a \sqrt{1-x^2}\ \mathrm{d}x = \frac{\pi}{4} -\frac{1}{2} \arccos(a) + \frac{1}{2}a\sqrt{1-a^2}.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.1절 · 42번
# 정적분과 급수(구분구적법)계산도전자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
682.CLP-2 · 1.1절 · 47번우리말 번역

f(x)f(x) 를 일차함수, a<ba<b 를 정수, nn 을 0 이상의 정수라고 하자. 참 또는 거짓: ∫abf(x) dx\displaystyle\int_a^b f(x)\ \mathrm{d}x 에 대해 직사각형 nn 개를 사용한 왼쪽 리만 합과 오른쪽 리만 합의 평균을 구하면, 직사각형 nn 개를 사용한 중점 리만 합과 같은 값이 된다.

영어 원문 보기

Let f(x)f(x) be a linear function, let a<ba<b be integers, and let nn be a whole number. True or false: if we average the left and right Riemann sums for ∫abf(x) dx\displaystyle\int_a^b f(x)\ \mathrm{d}x using nn rectangles, we get the same value as the midpoint Riemann sum using nn rectangles.

정답·풀이 보기

f(x)f(x) 가 일차함수이므로 f(x)=mx+cf(x)=mx+c 를 만족시키는 실수 mm, cc 가 존재한다. 이제 계산해 보자. 리만 합의 직사각형 하나가 구간 [x,x+w][x,x+w] 를 차지한다고 하자.

  • 왼쪽 리만 합을 사용하면 직사각형의 높이는 f(x)=mx+cf(x)=mx+c 이다. 따라서 넓이는 w(mx+c)w(mx+c) 이다.
  • 오른쪽 리만 합을 사용하면 직사각형의 높이는 f(x+w)=m(x+w)+c=mx+c+mwf(x+w)=m(x+w)+c=mx+c+mw 이다. 따라서 넓이는 w(mx+c+mw)w(mx+c+mw) 이다.
  • 중점 리만 합을 사용하면 직사각형의 높이는 f(x+12w)=m(x+12w)+c=mx+c+12mwf(x+\frac{1}{2}w)=m(x+\frac{1}{2}w)+c=mx+c+\frac{1}{2}mw 이다. 따라서 넓이는 w(mx+c+12w)w\left(mx+c+\frac{1}{2}w\right) 이다.

그러므로 각 직사각형마다 중점 직사각형의 넓이는 왼쪽 직사각형과 오른쪽 직사각형 넓이의 평균과 같다. w(mx+c+12mw)=w(mx+c)+w(mx+c+mw)2w\left(mx+c+\frac{1}{2}mw\right) = \dfrac{ w(mx+c)+ w(mx+c+mw)}{2} 따라서 중점 리만 합의 값은 왼쪽 리만 합과 오른쪽 리만 합의 값의 평균과 같다. 이를 확인하기 위해, 중점 리만 합의 직사각형들의 넓이를 M1,M2,…,MnM_1,M_2,\ldots,M_n 이라 하고, 왼쪽 리만 합의 직사각형들의 넓이를 L1,L2,…,Ln L_1,L_2,\ldots,L_n 이라 하며, 오른쪽 리만 합의 직사각형들의 넓이를 R1,R2,…,Rn R_1,R_2,\ldots,R_n 이라 하자. 그러면 중점 리만 합의 값은 M1+M2+⋯+MnM_1+M_2+\cdots+M_n 이고,

[L1+L2+…+Ln]+[R1+R2+…+Rn]2=L1+R12+L2+R22+⋯+Ln+Rn2=M1+M2+⋯+Mn\begin{aligned}\dfrac{ [L_1+L_2+\ldots+L_n]+ [R_1+R_2+\ldots+R_n] }{2} &= \dfrac{ L_1+ R_1 }{2}+ \dfrac{ L_2+ R_2 }{2}+ \cdots + \dfrac{ L_n+ R_n }{2} \\ &=M_1+M_2+\cdots+M_n\end{aligned}

이다. 따라서 주어진 명제는 참이다.

(그러나 일차함수가 아닌 많은 함수 f(x)f(x) 에 대해서는 거짓이다.)

원본 교재 풀이(영어)

Since f(x)f(x) is linear, there exist real numbers mm and cc such that f(x)=mx+cf(x)=mx+c. Now we can do some calculations. Suppose we have a rectangle in our Riemann sum that takes up the interval [x,x+w][x,x+w].

  • If we are using a left Riemann sum, our rectangle has height f(x)=mx+cf(x)=mx+c. Then it has area w(mx+c)w(mx+c).
  • If we are using a right Riemann sum, our rectangle has height f(x+w)=m(x+w)+c=mx+c+mwf(x+w)=m(x+w)+c=mx+c+mw. Then it has area w(mx+c+mw)w(mx+c+mw).
  • If we are using a midpoint Riemann sum, our rectangle has height f(x+12w)=m(x+12w)+c=mx+c+12mwf(x+\frac{1}{2}w)=m(x+\frac{1}{2}w)+c=mx+c+\frac{1}{2}mw. Then it has area w(mx+c+12w)w\left(mx+c+\frac{1}{2}w\right).

So, for each rectangle in our sums, the midpoint rectangle has the same area as the average of the left and right rectangles: w(mx+c+12mw)=w(mx+c)+w(mx+c+mw)2w\left(mx+c+\frac{1}{2}mw\right) = \dfrac{ w(mx+c)+ w(mx+c+mw)}{2} It follows that the midpoint Riemann sum has a value equal to the average of the values of the left and right Riemann sums. To see this, let the rectangles in the midpoint Riemann sum have areas M1,M2,…,MnM_1,M_2,\ldots,M_n, let the rectangles in the left Riemann sum have areas L1,L2,…,Ln L_1,L_2,\ldots,L_n, and let the rectangles in the right Riemann sum have areas R1,R2,…,Rn R_1,R_2,\ldots,R_n. Then the midpoint Riemann sum evaluates to M1+M2+⋯+MnM_1+M_2+\cdots+M_n, and:

[L1+L2+…+Ln]+[R1+R2+…+Rn]2=L1+R12+L2+R22+⋯+Ln+Rn2=M1+M2+⋯+Mn\begin{aligned}\dfrac{ [L_1+L_2+\ldots+L_n]+ [R_1+R_2+\ldots+R_n] }{2} &= \dfrac{ L_1+ R_1 }{2}+ \dfrac{ L_2+ R_2 }{2}+ \cdots + \dfrac{ L_n+ R_n }{2} \\ &=M_1+M_2+\cdots+M_n\end{aligned}

So, the statement is true.

(Note, however, it is false for many non-linear functions f(x)f(x).)

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.1절 · 45번
# 정적분과 급수(구분구적법)개념 확인도전자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
683.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)
684.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)
685.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)
686.CLP-2 · 1.4절 · 7번우리말 번역

치환을 이용하여 ∫01xex2cos⁡(ex2) dx\displaystyle\int_{0}^{1} x e^{x^2} \cos (e^{x^2}) \,\mathrm{d}x 의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

Use substitution to evaluate ∫01xex2cos⁡(ex2) dx\displaystyle\int_{0}^{1} x e^{x^2} \cos (e^{x^2}) \,\mathrm{d}x.

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

u(x)=ex2 u(x) = e^{x^2} 이라 하면 du=u′(x) dx=2xex2dx \mathrm{d}u = u'(x)\,\mathrm{d}x=2x e^{x^2}\mathrm{d}x 이다. x=1x=1 일 때 u(1)=e12=eu(1)=e^{1^2}=e 이고, x=0x=0 일 때 u(0)=e02=1u(0)=e^{0^2}=1 임에 주의한다. 따라서 다음과 같다.

∫01xex2cos⁡(ex2) dx=12∫x=0x=1cos⁡(u(x))u′(x) dx=12∫u=1u=ecos⁡(redu) du=12[sin⁡(u)]1e=12(sin⁡(e)−sin⁡(1)).\begin{aligned} \int_{0}^{1} x e^{x^2} \cos ( e^{x^2}) \, \mathrm{d}x &= \frac{1}{2}\int_{x=0}^{x=1} \cos ( u(x)) u'(x)\,\mathrm{d}x \\ &= \frac{1}{2}\int_{u=1}^{u=e} \cos({red}u)\,\mathrm{d}u\\ &= \frac{1}{2}\bigg[\sin(u) \bigg]_1^e = \frac{1}{2}\big( \sin(e) - \sin(1) \big). \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

We write u(x)=ex2 u(x) = e^{x^2} and find du=u′(x) dx=2xex2dx \mathrm{d}u = u'(x)\,\mathrm{d}x=2x e^{x^2}\mathrm{d}x. Note that u(1)=e12=eu(1)=e^{1^2}=e when x=1x=1, and u(0)=e02=1u(0)=e^{0^2}=1 when x=0x=0. Therefore:

∫01xex2cos⁡(ex2) dx=12∫x=0x=1cos⁡(u(x))u′(x) dx=12∫u=1u=ecos⁡(redu) du=12[sin⁡(u)]1e=12(sin⁡(e)−sin⁡(1)).\begin{aligned} \int_{0}^{1} x e^{x^2} \cos ( e^{x^2}) \, \mathrm{d}x &= \frac{1}{2}\int_{x=0}^{x=1} \cos ( u(x)) u'(x)\,\mathrm{d}x \\ &= \frac{1}{2}\int_{u=1}^{u=e} \cos({red}u)\,\mathrm{d}u\\ &= \frac{1}{2}\bigg[\sin(u) \bigg]_1^e = \frac{1}{2}\big( \sin(e) - \sin(1) \big). \end{aligned}

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

f(t)f(t) 를 ∫18f(t) dt=1\displaystyle\int_1^8 f(t)\,\mathrm{d}t=1 을 만족시키는 임의의 함수라 하자. 적분 ∫12x2f(x3) dx\displaystyle\int_1^2 x^2 f(x^3)\,\mathrm{d}x 의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

Let f(t)f(t) be any function for which ∫18f(t) dt=1\displaystyle\int_1^8 f(t)\,\mathrm{d}t=1. Calculate the integral ∫12x2f(x3) dx\displaystyle\int_1^2 x^2 f(x^3)\,\mathrm{d}x.

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

y=x3 y=x^3, dy=3x2 dx \mathrm{d}y=3x^2\ \mathrm{d}x 로 치환하면 다음과 같다.

∫12x2f(x3) dx=13∫18f(y) dy=13\begin{aligned} \int_1^2 x^2 f( x^3)\, \mathrm{d}x = \frac{1}{3}\int_1^8 f( y)\, \mathrm{d}y =\frac{1}{3} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

Substituting y=x3 y=x^3, dy=3x2 dx \mathrm{d}y=3x^2\ \mathrm{d}x :

∫12x2f(x3) dx=13∫18f(y) dy=13\begin{aligned} \int_1^2 x^2 f( x^3)\, \mathrm{d}x = \frac{1}{3}\int_1^8 f( y)\, \mathrm{d}y =\frac{1}{3} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.4절 · 9번
# 치환적분법계산보통자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
688.CLP-2 · 1.4절 · 9번우리말 번역

∫x2(x3+1)101dx\displaystyle \int \frac{x^2}{{(x^3+1)}^{101}}\mathrm{d}x 의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

Evaluate ∫x2(x3+1)101dx\displaystyle \int \frac{x^2}{{(x^3+1)}^{101}}\mathrm{d}x.

답 쓰고 채점

부정적분은 끝에 「+ C」 도 붙여요

정답·풀이 보기

u=x3+1 u=x^3+1 로 놓으면 du=3x2 dx \mathrm{d}u = 3x^2\,\mathrm{d}x 이므로

∫x2 dx(x3+1)101=∫du/3u101=13∫u−101 du=13⋅u−100−100=−13×100u100+C=−1300(x3+1)100+C\begin{aligned} \int \frac{ x^2\,\mathrm{d}x}{{( x^3+1)}^{101}} &= \int \frac{ \mathrm{d}u/3}{ u^{101}}\\ &=\frac{1}{3}\int u^{-101}\ \mathrm{d}u\\ &=\frac{1}{3}\cdot\dfrac{u^{-100}}{-100}\\ &= -\frac{1}{3\times 100 u^{100}} + C\\ &=-\frac{1}{300{(x^3+1)}^{100}} + C \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

Setting u=x3+1 u=x^3+1, we have du=3x2 dx \mathrm{d}u = 3x^2\,\mathrm{d}x and so

∫x2 dx(x3+1)101=∫du/3u101=13∫u−101 du=13⋅u−100−100=−13×100u100+C=−1300(x3+1)100+C\begin{aligned} \int \frac{ x^2\,\mathrm{d}x}{{( x^3+1)}^{101}} &= \int \frac{ \mathrm{d}u/3}{ u^{101}}\\ &=\frac{1}{3}\int u^{-101}\ \mathrm{d}u\\ &=\frac{1}{3}\cdot\dfrac{u^{-100}}{-100}\\ &= -\frac{1}{3\times 100 u^{100}} + C\\ &=-\frac{1}{300{(x^3+1)}^{100}} + C \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 5.5절 · 2번
# 치환적분법계산보통자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
689.CLP-2 · 1.4절 · 10번우리말 번역

∫ee4dxxlog⁡x\displaystyle \int_{e}^{e^4} \frac{\mathrm{d}x}{x\log x} 의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

Evaluate ∫ee4dxxlog⁡x\displaystyle \int_{e}^{e^4} \frac{\mathrm{d}x}{x\log x}.

정답·풀이 보기

u=log⁡x u=\log x 로 놓으면 du=1x dx \mathrm{d}u = \frac{1}{x}\,\mathrm{d}x 이므로

∫ee4dxbluex⋅log⁡x=∫x=ex=e41log⁡x⋅1x dx=∫u=1u=41redu du,\int_{e}^{e^4} \frac{ \mathrm{d}x}{{blue}x\cdot \log x} = \int_{x=e}^{x=e^4} \frac1{ \log x} \cdot \frac{1}{x}\,\mathrm{d}x = \int_{u=1}^{u=4} \frac{1}{{red}u}\, \mathrm{d}u,

이다. 이는 x=ex=e 일 때 u=log⁡(e)=1u=\log(e)=1 이고 x=e4x=e^4 일 때 u=log⁡(e4)=4u=\log(e^4)=4 이기 때문이다. 그러면 미적분의 기본정리 제2부에 의해

∫141u du=[log⁡∣u∣]14=log⁡4−log⁡1=log⁡4.\int_{1}^{4} \frac{1}{u}\, \mathrm{d}u = \Big[\log |u| \Big]_{1}^{4} = \log 4 - \log 1 = \log 4.

원본 교재 풀이(영어)

Setting u=log⁡x u=\log x, we have du=1x dx \mathrm{d}u = \frac{1}{x}\,\mathrm{d}x and so

∫ee4dxbluex⋅log⁡x=∫x=ex=e41log⁡x⋅1x dx=∫u=1u=41redu du,\int_{e}^{e^4} \frac{ \mathrm{d}x}{{blue}x\cdot \log x} = \int_{x=e}^{x=e^4} \frac1{ \log x} \cdot \frac{1}{x}\,\mathrm{d}x = \int_{u=1}^{u=4} \frac{1}{{red}u}\, \mathrm{d}u,

since u=log⁡(e)=1u=\log(e)=1 when x=ex=e and u=log⁡(e4)=4u=\log(e^4)=4 when x=e4x=e^4. Then, by the Fundamental Theorem of Calculus Part 2,

∫141u du=[log⁡∣u∣]14=log⁡4−log⁡1=log⁡4.\int_{1}^{4} \frac{1}{u}\, \mathrm{d}u = \Big[\log |u| \Big]_{1}^{4} = \log 4 - \log 1 = \log 4.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.4절 · 13번
# 치환적분법계산보통자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
690.CLP-2 · 1.4절 · 11번우리말 번역

∫0π/2cos⁡x1+sin⁡x dx\displaystyle \int_{0}^{\pi/2} \frac{\cos x} {1+\sin x}\,\mathrm{d}x 의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

Evaluate ∫0π/2cos⁡x1+sin⁡x dx\displaystyle \int_{0}^{\pi/2} \frac{\cos x} {1+\sin x}\,\mathrm{d}x.

정답·풀이 보기

u=1+sin⁡x u=1+\sin x 로 놓으면 du=cos⁡x dx \mathrm{d}u = \cos x~\mathrm{d}x 이므로

∫0π/2cos⁡x1+sin⁡xdx=∫x=0x=π/211+sin⁡x cos⁡x dx=∫u=1u=2duredu\int_{0}^{\pi/2} \frac{ \cos x} { 1+\sin x} \mathrm{d}x = \int_{x=0}^{x=\pi/2} \frac{1}{ 1+\sin x}\, \cos x ~\mathrm{d}x = \int_{u=1}^{u=2} \frac{ \mathrm{d}u}{{red}u}

이다. 이는 x=0x=0 일 때 u=1+sin⁡0=1u=1+\sin 0=1 이고 x=π/2x=\pi/2 일 때 u=1+sin⁡(π/2)=2u=1+\sin(\pi/2)=2 이기 때문이다. 그러면 미적분의 기본정리 제2부에 의해

∫u=1u=2duu=[log⁡∣u∣]12=log⁡2\int_{u=1}^{u=2} \frac{\mathrm{d}u}{u} = \Big[\log|u| \Big]_{1}^{2} = \log 2

원본 교재 풀이(영어)

Setting u=1+sin⁡x u=1+\sin x, we have du=cos⁡x dx \mathrm{d}u = \cos x~\mathrm{d}x and so

∫0π/2cos⁡x1+sin⁡xdx=∫x=0x=π/211+sin⁡x cos⁡x dx=∫u=1u=2duredu\int_{0}^{\pi/2} \frac{ \cos x} { 1+\sin x} \mathrm{d}x = \int_{x=0}^{x=\pi/2} \frac{1}{ 1+\sin x}\, \cos x ~\mathrm{d}x = \int_{u=1}^{u=2} \frac{ \mathrm{d}u}{{red}u}

since u=1+sin⁡0=1u=1+\sin 0=1 when x=0x=0 and u=1+sin⁡(π/2)=2u=1+\sin(\pi/2)=2 when x=π/2x=\pi/2. Then, by the Fundamental Theorem of Calculus Part 2,

∫u=1u=2duu=[log⁡∣u∣]12=log⁡2\int_{u=1}^{u=2} \frac{\mathrm{d}u}{u} = \Big[\log|u| \Big]_{1}^{2} = \log 2

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.4절 · 10번
# 치환적분법계산보통자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
691.CLP-2 · 1.4절 · 12번우리말 번역

∫0π/2cos⁡x⋅(1+sin⁡2x) dx\displaystyle \int_{0}^{\pi/2} \cos x \cdot (1+\sin^2 x)\,\mathrm{d}x 의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

Evaluate ∫0π/2cos⁡x⋅(1+sin⁡2x) dx\displaystyle \int_{0}^{\pi/2} \cos x \cdot (1+\sin^2 x)\,\mathrm{d}x.

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

u=sin⁡x u=\sin x 로 놓으면 du=cos⁡x dx \mathrm{d}u = \cos x~\mathrm{d}x 이므로

∫0π/2cos⁡x⋅(1+sin⁡2redx)dx=∫x=0x=π/2(1+sin⁡2x)⋅cos⁡x dx=∫u=0u=1(1+u2) du,\int_{0}^{\pi/2} \cos x \cdot (1+ \sin^2 {red}x) \mathrm{d}x = \int_{x=0}^{x=\pi/2} (1+ \sin^2 x)\cdot \cos x ~\mathrm{d}x = \int_{u=0}^{u=1} (1+ u^2) \, \mathrm{d}u,

이다. 이는 x=0x=0 일 때 u=sin⁡0=0u=\sin 0=0 이고 x=π/2x=\pi/2 일 때 u=sin⁡(π/2)=1u=\sin(\pi/2)=1 이기 때문이다. 그러면 미적분의 기본정리 제2부에 의해

∫01(1+u2) du=[u+u33]01=(1+13)−0=43.\int_{0}^{1} (1+u^2) \,\mathrm{d}u = \left[u+\frac{u^3}{3} \right]_{0}^{1} =\left(1+\frac{1}{3}\right) -0 = \frac{4}{3}.

원본 교재 풀이(영어)

Setting u=sin⁡x u=\sin x, we have du=cos⁡x dx \mathrm{d}u = \cos x~\mathrm{d}x and so

∫0π/2cos⁡x⋅(1+sin⁡2redx)dx=∫x=0x=π/2(1+sin⁡2x)⋅cos⁡x dx=∫u=0u=1(1+u2) du,\int_{0}^{\pi/2} \cos x \cdot (1+ \sin^2 {red}x) \mathrm{d}x = \int_{x=0}^{x=\pi/2} (1+ \sin^2 x)\cdot \cos x ~\mathrm{d}x = \int_{u=0}^{u=1} (1+ u^2) \, \mathrm{d}u,

since u=sin⁡0=0u=\sin 0=0 when x=0x=0 and u=sin⁡(π/2)=1u=\sin(\pi/2)=1 when x=π/2x=\pi/2. Then, by the Fundamental Theorem of Calculus Part 2,

∫01(1+u2) du=[u+u33]01=(1+13)−0=43.\int_{0}^{1} (1+u^2) \,\mathrm{d}u = \left[u+\frac{u^3}{3} \right]_{0}^{1} =\left(1+\frac{1}{3}\right) -0 = \frac{4}{3}.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기Active Calculus · 5.3절 · 14번
# 치환적분법계산보통자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
692.CLP-2 · 1.4절 · 13번우리말 번역

∫13(2x−1)ex2−x dx\displaystyle\int_1^3(2x-1)e^{x^2-x}\ \mathrm{d}x 의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

Evaluate ∫13(2x−1)ex2−x dx\displaystyle\int_1^3(2x-1)e^{x^2-x}\ \mathrm{d}x.

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

t=x2−x t=x^2-x, dt=(2x−1) dx \mathrm{d}t = (2x-1)\,\mathrm{d}x 로 치환하고, x=1x=1 일 때 t=0t=0 이고 x=3x=3 일 때 t=6t=6 임에 주목하면

∫13(2x−1)ex2−xdx=∫06eredt dt=[et]06=e6−1\begin{aligned} \int_1^3 (2x-1)e^{ x^2-x} \mathrm{d}x &= \int_0^6 e^{{red}t}\ \mathrm{d}t =\big[e^t\big]_0^6 =e^6-1 \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

Substituting t=x2−x t=x^2-x, dt=(2x−1) dx \mathrm{d}t = (2x-1)\,\mathrm{d}x and noting that t=0t=0 when x=1x=1 and t=6t=6 when x=3x=3,

∫13(2x−1)ex2−xdx=∫06eredt dt=[et]06=e6−1\begin{aligned} \int_1^3 (2x-1)e^{ x^2-x} \mathrm{d}x &= \int_0^6 e^{{red}t}\ \mathrm{d}t =\big[e^t\big]_0^6 =e^6-1 \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.4절 · 12번
# 치환적분법계산보통자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
693.CLP-2 · 1.4절 · 14번우리말 번역

∫(x2−4)x4−x2 dx{\displaystyle \int \frac{(x^2-4)x}{\sqrt{4-x^2}}\,\mathrm{d}x} 의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

Evaluate ∫(x2−4)x4−x2 dx{\displaystyle \int \frac{(x^2-4)x}{\sqrt{4-x^2}}\,\mathrm{d}x}.

답 쓰고 채점

부정적분은 끝에 「+ C」 도 붙여요

정답·풀이 보기

치환 u=4−x2 u=4-x^2 을 사용한다. 이때 du=−2x dx \mathrm{d}u=-2x\,\mathrm{d}x 이다.

∫x2−44−x2 x dx=∫12⋅4−x24−x2(−2x) dx=12∫reduredu du=12∫u du=12u3/23/2+C=13(4−x2)3/2+C\begin{aligned} \int \frac{x^2-4}{\sqrt{4-x^2}}\,x\,\mathrm{d}x &=\int \frac{1}{2}\cdot\frac{ 4-x^2}{\sqrt{ 4-x^2}} ({-}2x)\,\mathrm{d}x \\ &=\frac{1}{2} \int \frac{{red}u}{\sqrt{{red}u}}\, \mathrm{d}u \\ &=\frac{1}{2}\int \sqrt{u}\,\mathrm{d}u \\ &=\frac{1}{2}\frac{u^{3/2}}{3/2}+C\\ &=\frac{1}{3}(4-x^2)^{3/2}+C \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

We use the substitution u=4−x2 u=4-x^2, for which du=−2x dx \mathrm{d}u=-2x\,\mathrm{d}x :

∫x2−44−x2 x dx=∫12⋅4−x24−x2(−2x) dx=12∫reduredu du=12∫u du=12u3/23/2+C=13(4−x2)3/2+C\begin{aligned} \int \frac{x^2-4}{\sqrt{4-x^2}}\,x\,\mathrm{d}x &=\int \frac{1}{2}\cdot\frac{ 4-x^2}{\sqrt{ 4-x^2}} ({-}2x)\,\mathrm{d}x \\ &=\frac{1}{2} \int \frac{{red}u}{\sqrt{{red}u}}\, \mathrm{d}u \\ &=\frac{1}{2}\int \sqrt{u}\,\mathrm{d}u \\ &=\frac{1}{2}\frac{u^{3/2}}{3/2}+C\\ &=\frac{1}{3}(4-x^2)^{3/2}+C \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.4절 · 11번
# 치환적분법계산보통자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
694.CLP-2 · 1.4절 · 15번우리말 번역

∫elog⁡x2xlog⁡x dx\displaystyle\int \dfrac{e^{\sqrt{\log x}}}{2x\sqrt{\log x}}\ \mathrm{d}x 의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

Evaluate ∫elog⁡x2xlog⁡x dx\displaystyle\int \dfrac{e^{\sqrt{\log x}}}{2x\sqrt{\log x}}\ \mathrm{d}x .

정답·풀이 보기
  • 풀이 1: u=log⁡x u=\sqrt{\log x} 로 놓으면 du=12xlog⁡x dx \mathrm{d}u=\dfrac{1}{2x\sqrt{\log x}}\ \mathrm{d}x 이므로,

∫elog⁡x2xlog⁡x dx=∫eredu du=eu+C=elog⁡x+C\begin{aligned} \int \dfrac{e^{ \sqrt{\log x}}}{ 2x\sqrt{\log x}}\ \mathrm{d}x&=\int e^{{red}u}\ \mathrm{d}u=e^u+C=e^{\sqrt{\log x}}+C \end{aligned}

  • 풀이 2: 풀이 1에서는 꽤 영리한 치환을 택했다. 그보다 조금 덜 편리한 방법으로 풀 수도 있다. 예를 들어 u=log⁡x u=\log x, du=1x dx \mathrm{d}u=\dfrac{1}{x}\ \mathrm{d}x 로 놓는 것이 좋은 선택이라고 생각하는 것도 자연스럽다. 이 경우:

∫elog⁡x2xlog⁡x dx=∫eredu2reduduNow, we should be able to see that w=u, dw=12u du is a good choice:∫eu2u du=∫eorangew dw=eu+C=elog⁡x+C\begin{aligned} \int \dfrac{e^{\sqrt{ \log x}}}{2 x\sqrt{ \log x}}\ \mathrm{d}x&= \int \frac{e^{\sqrt{{red}u}}}{2\sqrt{{red}u}} \mathrm{d}u \\ \text{Now, we should be able to see that $ w=\sqrt{u}$, $ \mathrm{d}w = \dfrac{1}{2\sqrt{u}}\ \mathrm{d}u$ is a good choice:} \\ \int\frac{e^{ \sqrt{u}}}{ 2\sqrt{u}}\ \mathrm{d}u &=\int e^{{orange}w}\ \mathrm{d}w\\ &=e^{\sqrt{u}}+C\\ &=e^{\sqrt{\log x}}+C \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)
  • Solution 1: If we let u=log⁡x u=\sqrt{\log x}, then du=12xlog⁡x dx \mathrm{d}u=\dfrac{1}{2x\sqrt{\log x}}\ \mathrm{d}x, and:

∫elog⁡x2xlog⁡x dx=∫eredu du=eu+C=elog⁡x+C\begin{aligned} \int \dfrac{e^{ \sqrt{\log x}}}{ 2x\sqrt{\log x}}\ \mathrm{d}x&=\int e^{{red}u}\ \mathrm{d}u=e^u+C=e^{\sqrt{\log x}}+C \end{aligned}

  • Solution 2: In Solution 1, we made a pretty slick choice. We might have tried to work with something a little less convenient. For example, it's not unnatural to think that u=log⁡x u=\log x, du=1x dx \mathrm{d}u=\dfrac{1}{x}\ \mathrm{d}x would be a good choice. In that case:

∫elog⁡x2xlog⁡x dx=∫eredu2reduduNow, we should be able to see that w=u, dw=12u du is a good choice:∫eu2u du=∫eorangew dw=eu+C=elog⁡x+C\begin{aligned} \int \dfrac{e^{\sqrt{ \log x}}}{2 x\sqrt{ \log x}}\ \mathrm{d}x&= \int \frac{e^{\sqrt{{red}u}}}{2\sqrt{{red}u}} \mathrm{d}u \\ \text{Now, we should be able to see that $ w=\sqrt{u}$, $ \mathrm{d}w = \dfrac{1}{2\sqrt{u}}\ \mathrm{d}u$ is a good choice:} \\ \int\frac{e^{ \sqrt{u}}}{ 2\sqrt{u}}\ \mathrm{d}u &=\int e^{{orange}w}\ \mathrm{d}w\\ &=e^{\sqrt{u}}+C\\ &=e^{\sqrt{\log x}}+C \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.4절 · 14번
# 치환적분법계산보통자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
695.CLP-2 · 1.5절 · 1번우리말 번역

x=0x=0 에서 x=πx=\pi 까지 y=cos⁡xy=\cos x 와 y=sin⁡xy=\sin x 의 그래프 사이의 넓이를 직사각형 n=4n=4 개를 사용한 왼쪽 리만 합으로 어림하려고 한다.

(a) 아래 그래프에 네 개의 직사각형을 그리세요. (b) 리만 합으로 어림한 값을 계산하세요.

그림

영어 원문 보기

We want to approximate the area between the graphs of y=cos⁡xy=\cos x and y=sin⁡xy=\sin x from x=0x=0 to x=πx=\pi using a left Riemann sum with n=4n=4 rectangles.

(a) On the graph below, sketch the four rectangles. (b) Calculate the Riemann approximation.

figure

정답·풀이 보기

그림

직사각형의 구간은 [0,π4][0,\frac{\pi}{4}], [π4,π2][\frac{\pi}{4},\frac{\pi}{2}], [π2,3π4][\frac{\pi}{2},\frac{3\pi}{4}], [3π4,π][\frac{3\pi}{4},\pi] 이다. 왼쪽 리만 합을 구하므로 각 구간의 왼쪽 끝점에서 직사각형의 높이를 구한다.

  • x=0x = 0: cos⁡0\cos 0 에서 sin⁡0\sin 0 까지의 거리는 1이므로 첫 번째 직사각형의 높이는 1이다.
  • x=π4x = \frac{\pi}{4}: cos⁡π4\cos \frac{\pi}{4} 에서 sin⁡π4\sin \frac{\pi}{4} 까지의 거리는 0이므로 두 번째 직사각형의 높이는 0이다.
  • x=π2x = \frac{\pi}{2}: cos⁡π2\cos \frac{\pi}{2} 에서 sin⁡π2\sin \frac{\pi}{2} 까지의 거리는 1이므로 세 번째 직사각형의 높이는 1이다.
  • x=3π4x = \frac{3\pi}{4}: cos⁡3π4\cos \frac{3\pi}{4} 에서 sin⁡3π4\sin \frac{3\pi}{4} 까지의 거리는 sin⁡(3π/4)−cos⁡(3π/4)=12−(−12)=2\sin(3\pi/4)-\cos(3\pi/4) =\frac{1}{\sqrt{2}}-\left(-\frac{1}{\sqrt{2}}\right)=\sqrt{2} 이므로 네 번째 직사각형의 높이는 2\sqrt{2} 이다.

따라서 두 곡선 사이의 넓이의 근삿값은 π4(1+0+1+2)=π4(2+2)\frac{\pi}{4}\left(1+0+1+\sqrt{2}\right)=\frac{\pi}{4}\left(2+\sqrt{2}\right)

원본 교재 풀이(영어)

figure

The intervals of our rectangles are [0,π4][0,\frac{\pi}{4}], [π4,π2][\frac{\pi}{4},\frac{\pi}{2}], [π2,3π4][\frac{\pi}{2},\frac{3\pi}{4}], and [3π4,π][\frac{3\pi}{4},\pi]. Since we're taking a left Riemann sum, we find the height of the rectangles at the left endpoints of the intervals.

  • x=0x = 0: The distance from cos⁡0\cos 0 to sin⁡0\sin 0 is 1, so our first rectangle has height 1.
  • x=π4x = \frac{\pi}{4}: The distance from cos⁡π4\cos \frac{\pi}{4} to sin⁡π4\sin \frac{\pi}{4} is 0, so our second rectangle has height 0.
  • x=π2x = \frac{\pi}{2}: The distance from cos⁡π2\cos \frac{\pi}{2} to sin⁡π2\sin \frac{\pi}{2} is 1, so our third rectangle has height 1.
  • x=3π4x = \frac{3\pi}{4}: The distance from cos⁡3π4\cos \frac{3\pi}{4} to sin⁡3π4\sin \frac{3\pi}{4} is sin⁡(3π/4)−cos⁡(3π/4)=12−(−12)=2\sin(3\pi/4)-\cos(3\pi/4) =\frac{1}{\sqrt{2}}-\left(-\frac{1}{\sqrt{2}}\right)=\sqrt{2} , so our fourth rectangle has height 2\sqrt{2}.

So, our approximation for the area between the two curves is π4(1+0+1+2)=π4(2+2)\frac{\pi}{4}\left(1+0+1+\sqrt{2}\right)=\frac{\pi}{4}\left(2+\sqrt{2}\right)

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 6.1절 · 1번
# 넓이(여러 가지 함수)그래프·표 해석기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
696.CLP-2 · 1.5절 · 2번우리말 번역

곡선 y=arcsin⁡(2xπ)y=\arcsin\left(\dfrac{2x}{\pi}\right) 와 y=πx2y=\sqrt{\dfrac{\pi x}{2}} 사이의 유계 영역의 넓이를 n=5n=5 개의 직사각형을 사용하여 어림하려고 합니다.

(a) 아래 그림에 오른쪽 리만 합에 해당하는 (세로) 직사각형 다섯 개를 그리세요. (b) 가로 직사각형을 사용한다면 쓸 수 있는 직사각형 다섯 개를 아래 그림에 그리세요.

그림

영어 원문 보기

We want to approximate the bounded area between the curves y=arcsin⁡(2xπ)y=\arcsin\left(\dfrac{2x}{\pi}\right) and y=πx2y=\sqrt{\dfrac{\pi x}{2}} using n=5n=5 rectangles.

(a) Draw the five (vertical) rectangles on the picture below corresponding to a right Riemann sum. (b) Draw five rectangles on the picture below we might use if we were using horizontal rectangles.

figure

정답·풀이 보기

(a) x=0x=0 에서 x=π2x=\frac{\pi}{2} 까지의 구간에서 넓이를 구하고 있다. n=5n=5 개의 직사각형을 사용하므로 직사각형은 다음 구간들을 덮는다. [0,π10],[π10,π5],[π5,3π10],[3π10,2π5],[2π5,π2].\left[0,\frac{\pi}{10}\right],\quad \left[\frac{\pi}{10},\frac{\pi}{5}\right],\quad \left[\frac{\pi}{5},\frac{3\pi}{10}\right],\quad \left[\frac{3\pi}{10},\frac{2\pi}{5}\right],\quad \left[\frac{2\pi}{5},\frac{\pi}{2}\right].

그림 (b) y=0y=0 에서 y=π2y=\frac{\pi}{2} 까지의 구간에서 넓이를 구하고 있다. (일반적으로 가로 직사각형에서 세로 직사각형으로 바꾸면 적분 구간의 끝점이 달라진다. 이 예에서 같은 것은 우연일 뿐이다.) n=5n=5 개의 직사각형을 사용하므로 이 직사각형들은 yy축의 다음 구간들을 덮는다. [0,π10],[π10,π5],[π5,3π10],[3π10,2π5],[2π5,π2].\left[0,\frac{\pi}{10}\right],\quad \left[\frac{\pi}{10},\frac{\pi}{5}\right],\quad \left[\frac{\pi}{5},\frac{3\pi}{10}\right],\quad \left[\frac{3\pi}{10},\frac{2\pi}{5}\right],\quad \left[\frac{2\pi}{5},\frac{\pi}{2}\right].

문제에서 어느 쪽 끝점을 사용할지 정하지 않았다. (a)와 맞추어 위쪽 끝점을 사용하자.

그림

원본 교재 풀이(영어)

(a) We are finding the area in the interval from x=0x=0 to x=π2x=\frac{\pi}{2}. Since we're taking n=5n=5 rectangles, our rectangles cover the following intervals: [0,π10],[π10,π5],[π5,3π10],[3π10,2π5],[2π5,π2].\left[0,\frac{\pi}{10}\right],\quad \left[\frac{\pi}{10},\frac{\pi}{5}\right],\quad \left[\frac{\pi}{5},\frac{3\pi}{10}\right],\quad \left[\frac{3\pi}{10},\frac{2\pi}{5}\right],\quad \left[\frac{2\pi}{5},\frac{\pi}{2}\right].

figure (b) We are finding the area in the interval from y=0y=0 to y=π2y=\frac{\pi}{2}. (In general, when we switch from horizontal rectangles to vertical, the limits of integration will change–it's only coincidence that they are the same in this example.) Since we're taking n=5n=5 rectangles, these rectangles cover the following intervals of the yy-axis: [0,π10],[π10,π5],[π5,3π10],[3π10,2π5],[2π5,π2].\left[0,\frac{\pi}{10}\right],\quad \left[\frac{\pi}{10},\frac{\pi}{5}\right],\quad \left[\frac{\pi}{5},\frac{3\pi}{10}\right],\quad \left[\frac{3\pi}{10},\frac{2\pi}{5}\right],\quad \left[\frac{2\pi}{5},\frac{\pi}{2}\right].

The question doesn't specify which endpoints we're using. Let's use upper endpoints, to match part (a).

figure

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.5절 · 1번
# 넓이(여러 가지 함수)그래프·표 해석기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
697.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)
698.CLP-2 · 1.5절 · 4번우리말 번역

직선 y=−x2y=-\dfrac{x}{2} 와 포물선 y2=6−5x4y^2=6-\dfrac{5x}{4} 로 유계인 유한한 영역의 넓이를 나타내는 정적분을 쓰세요. 적분을 직접 계산하지 마세요.

영어 원문 보기

Write down a definite integral that represents the area of the finite region bounded by the line y=−x2y=-\dfrac{x}{2} and the parabola y2=6−5x4y^2=6-\dfrac{5x}{4}. Do not evaluate the integral explicitly.

정답·풀이 보기

두 곡선이 만나는 점을 구해야 한다.

x24=y2=6−5x414x2+54x−6=0x2+5x−24=0(x+8)(x−3)=0x=−8,x=3\begin{aligned} \frac{x^2}{4}=y^2&=6-\dfrac{5x}{4}\\ \frac{1}{4}x^2+\frac{5}{4}x-6&=0\\ x^2+5x-24&=0\\ (x+8)(x-3)&=0\\ x=-8,\quad x&=3 \end{aligned}

두 곡선은 (−8,4)(-8,4) 와 (3,−32)(3,-\frac{3}{2}) 에서 만난다. 수평 띠를 이용하면:

그림

다음을 얻는다.

Area=∫−3/24[45(6−y2)+2y] dy\begin{aligned} \text{Area} = \int_{-3/2}^{4}\Big[\frac{4}{5}(6-y^2)+2y\Big]\ \mathrm{d}y \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

We need to find where the curves intersect.

x24=y2=6−5x414x2+54x−6=0x2+5x−24=0(x+8)(x−3)=0x=−8,x=3\begin{aligned} \frac{x^2}{4}=y^2&=6-\dfrac{5x}{4}\\ \frac{1}{4}x^2+\frac{5}{4}x-6&=0\\ x^2+5x-24&=0\\ (x+8)(x-3)&=0\\ x=-8,\quad x&=3 \end{aligned}

The curves intersect at (−8,4)(-8,4) and (3,−32)(3,-\frac{3}{2}). Using horizontal strips:

figure

we have

Area=∫−3/24[45(6−y2)+2y] dy\begin{aligned} \text{Area} = \int_{-3/2}^{4}\Big[\frac{4}{5}(6-y^2)+2y\Big]\ \mathrm{d}y \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.5절 · 13번
# 넓이(여러 가지 함수)활용기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
699.CLP-2 · 1.5절 · 5번우리말 번역

y2=4axy^2=4ax 와 x2=4ayx^2=4ay 로 유계인 유한한 평면 영역의 넓이를 나타내는 정적분을 쓰세요. 단, a>0a>0 은 상수입니다. 정적분의 값을 직접 계산하지 마세요.

영어 원문 보기

Write down a definite integral that represents the area of the finite plane region bounded by y2=4axy^2=4ax and x2=4ayx^2=4ay, where a>0a>0 is a constant. Do not evaluate the integral explicitly.

정답·풀이 보기

두 곡선이 (x,y)(x,y) 에서 만나면

(x2)2=(4a)2y2=(4a)24axx4=(4a)3xx4−(4a)3x=0x(x3−(4a)3)=0x=0또는x3=(4a)3\begin{aligned} \left(x^2\right)^2&=\left(4a\right)^2y^2 = (4a)^24ax\\ x^4&=(4a)^3 x\\ x^4&-(4a)^3x=0\\ x(&x^3-(4a)^3)=0\\ x&= 0 \quad\text{또는}\quad x^3=(4a)^3 \end{aligned}

이다. 두 곡선은 (0,0)(0,0) 과 (4a,4a)(4a,4a) 에서 만난다. (이 점들은 관찰만으로도 구할 수 있다.) 수직 띠를 사용하면 다음과 같다.

그림

각 함수의 yy 값이 필요하다. 위쪽 함수는 y=4axy =\sqrt{4ax} 로 쓰고(음의 제곱근이 아니라 양의 제곱근을 택한다), 아래쪽 함수는 y=x24ay=\frac{x^2}{4a} 로 쓴다. 그러면

넓이=∫04a[4ax−x24a] dx\begin{aligned} \text{넓이} = \int_0^{4a}\left[\sqrt{4ax}-\frac{x^2}{4a}\right]\ \mathrm{d}x \end{aligned}

이다.

원본 교재 풀이(영어)

If the curves intersect at (x,y)(x,y), then

(x2)2=(4a)2y2=(4a)24axx4=(4a)3xx4−(4a)3x=0x(x3−(4a)3)=0x=0orx3=(4a)3\begin{aligned} \left(x^2\right)^2&=\left(4a\right)^2y^2 = (4a)^24ax\\ x^4&=(4a)^3 x\\ x^4&-(4a)^3x=0\\ x(&x^3-(4a)^3)=0\\ x&= 0 \quad\text{or}\quad x^3=(4a)^3 \end{aligned}

The curves intersect at (0,0)(0,0) and (4a,4a)(4a,4a). (It is also possible to find these points by inspection.) Using vertical strips:

figure

We want the yy-values of the functions. We write the top function as y=4axy =\sqrt{4ax} (we care about the positive square root, not the negative one) and we write the bottom function as y=x24ay=\frac{x^2}{4a}. Then we have

Area=∫04a[4ax−x24a] dx\begin{aligned} \text{Area} = \int_0^{4a}\left[\sqrt{4ax}-\frac{x^2}{4a}\right]\ \mathrm{d}x \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 6.1절 · 11번
# 넓이(여러 가지 함수)활용기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
700.CLP-2 · 1.5절 · 6번우리말 번역

직선 x+12y+5=0x+12y+5=0 과 곡선 x=4y2x=4y^2 사이로 유계인 유한한 영역의 넓이를 나타내는 정적분을 쓰세요. 정적분의 값을 직접 계산하지 마세요.

영어 원문 보기

Write down a definite integral that represents the area of the finite region bounded between the line x+12y+5=0x+12y+5=0 and the curve x=4y2x=4y^2. Do not evaluate the integral explicitly.

정답·풀이 보기

두 곡선은 x=4y2x=4y^2 이고 0=4y2+12y+5=(2y+5)(2y+1)0=4y^2+12y+5 =(2y+5)(2y+1) 일 때 만난다. 따라서 두 곡선은 (1,−12)(1,-\tfrac{1}{2}) 과 (25,−52)(25,-\frac{5}{2}) 에서 만난다. 세로 띠를 이용하면:

그림

다음을 얻는다.

Area=∫125[−112(x+5)+12x] dx\begin{aligned} \text{Area} = \int_1^{25}\left[-\frac{1}{12}(x+5)+\frac{1}{2}\sqrt{x}\right]\ \mathrm{d}x \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

The curves intersect when x=4y2x=4y^2 and 0=4y2+12y+5=(2y+5)(2y+1)0=4y^2+12y+5 =(2y+5)(2y+1). So, the curves intersect at (1,−12)(1,-\tfrac{1}{2}) and (25,−52)(25,-\frac{5}{2}). Using vertical strips:

figure

we have

Area=∫125[−112(x+5)+12x] dx\begin{aligned} \text{Area} = \int_1^{25}\left[-\frac{1}{12}(x+5)+\frac{1}{2}\sqrt{x}\right]\ \mathrm{d}x \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.5절 · 11번
# 넓이(여러 가지 함수)활용기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)