문제 은행 · 미적분 · 미적분Ⅱ · 적분법

치환적분법

속함수를 t로 바꾸어 적분하고, 정적분에서는 적분 구간도 함께 바꾼다

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 · 5.5절 · 28번우리말 풀이

다음 문제에서 알맞게 변수를 바꾸어 부정적분을 구하세요.

∫x2(x3−3)2dx\int \frac{{x}^{2}}{{({x}^{3}-3)}^{2}}dx

영어 원문 보기

In the following exercises, use a suitable change of variables to determine the indefinite integral.

∫x2(x3−3)2dx\int \frac{{x}^{2}}{{({x}^{3}-3)}^{2}}dx

답 쓰고 채점

부정적분은 끝에 「+ C」 도 붙여요

풀이 보기

분모 속 x3−3x^3-3 을 uu 로 놓으면 du=3x2dxdu=3x^2dx 이고, 분자의 x2dxx^2dx 가 13du\frac13du 가 돼요.

  1. 1

    왜 이렇게 할까요? 분모 괄호 안의 식 x3−3x^3-3 의 도함수 3x23x^2 이 분자의 x2x^2 과 상수배 차이만 있어서, 치환하면 깔끔해져요.

  2. 2

    치환해요. u=x3−3u=x^3-3 으로 놓으면 du=3x2dxdu=3x^2dx, 즉 x2dx=13dux^2dx=\frac13du 예요.

  3. 3

    적분해요. ∫x2dx(x3−3)2=13∫u−2du=13⋅(−1u)+C=−13u+C\int\frac{x^2dx}{(x^3-3)^2}=\frac13\int u^{-2}du=\frac13\cdot\left(-\frac1u\right)+C=-\frac{1}{3u}+C

  4. 4

    xx 로 되돌려요. −13(x3−3)+C-\frac{1}{3(x^3-3)}+C

답

−13(x3−3)+C-\dfrac{1}{3(x^3-3)}+C

자주 하는 실수

∫u−2du\int u^{-2}du 를 u−1−1\frac{u^{-1}}{-1} 로 계산할 때 음수 부호를 빼먹어요.

원본 교재 풀이(영어)

−13(x3−3)+C-\frac{1}{3({x}^{3}-3)}+C

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 5.5절 · 12번
# 치환적분법계산보통
2.OpenStax 1권 · 5.5절 · 44번우리말 풀이

다음 문제에서 변수를 바꾸어 정적분의 값을 구하세요.

∫0π/4sin⁡θcos⁡4θdθ{\int }_{0}^{\pi /4}\frac{\sin \theta }{{\cos }^{4}\theta }d\theta

영어 원문 보기

In the following exercises, use a change of variables to evaluate the definite integral.

∫0π/4sin⁡θcos⁡4θdθ{\int }_{0}^{\pi /4}\frac{\sin \theta }{{\cos }^{4}\theta }d\theta

풀이 보기

u=cos⁡θu=\cos\theta 로 놓으면 du=−sin⁡θ dθdu=-\sin\theta\,d\theta 이고, 정적분에서는 적분 구간도 uu 값으로 바꿔요.

  1. 1

    왜 이렇게 할까요? 분모 cos⁡4θ\cos^4\theta 의 속함수 cos⁡θ\cos\theta 의 도함수가 −sin⁡θ-\sin\theta 로 분자에 있어요. 그래서 u=cos⁡θu=\cos\theta 가 알맞아요.

  2. 2

    치환식과 구간을 바꿔요. du=−sin⁡θ dθdu=-\sin\theta\,d\theta 이고, θ=0\theta=0 이면 u=1u=1, θ=π4\theta=\frac\pi4 이면 u=12u=\frac{1}{\sqrt2} 예요.

  3. 3

    식을 바꿔 적분해요. ∫0π/4sin⁡θcos⁡4θdθ=∫11/2−u−4du=∫1/21u−4du\int_0^{\pi/4}\frac{\sin\theta}{\cos^4\theta}d\theta=\int_1^{1/\sqrt2}-u^{-4}du=\int_{1/\sqrt2}^{1}u^{-4}du 위끝과 아래끝을 바꾸면서 음수 부호가 사라졌어요.

  4. 4

    값을 구해요. [−13u3]1/21=−13+(2)33=22−13\left[-\frac{1}{3u^3}\right]_{1/\sqrt2}^{1}=-\frac13+\frac{(\sqrt2)^3}{3}=\frac{2\sqrt2-1}{3}

답

22−13\dfrac{2\sqrt{2}-1}{3}

자주 하는 실수

정적분에서 구간을 uu 로 바꾸지 않고 θ\theta 의 구간을 그대로 써요.

원본 교재 풀이(영어)

u=cos⁡θ,du=−sin⁡θdθ,∫1/21u−4du=13(22−1)u=\cos \theta ,du=-\sin \theta d\theta ,{\int }_{1/\sqrt{2}}^{1}{u}^{-4}du=\frac{1}{3}\left(2\sqrt{2}-1\right)

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 5.5절 · 28번
# 치환적분법계산보통
3.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)
4.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)
5.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)
6.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)
7.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)
8.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)
9.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)
10.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)
11.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}

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