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.

166문제 · 8 / 9쪽

141.APEX · 6.1절 · 77번우리말 번역

연습문제 53–78에서 부정적분을 구하세요.

∫3x−3x2−2x−6dx\displaystyle \int \frac{3 x-3}{\sqrt{x^2-2 x-6}} dx

영어 원문 보기

In Exercises 53–78, evaluate the indefinite integral.

∫3x−3x2−2x−6dx\displaystyle \int \frac{3 x-3}{\sqrt{x^2-2 x-6}} dx

답 쓰고 채점

부정적분은 끝에 「+ C」 도 붙여요

정답·풀이 보기

3x2−2x−6+C3 \sqrt{x^2-2 x-6}+C

원본 교재 풀이(영어)

3x2−2x−6+C3 \sqrt{x^2-2 x-6}+C

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.4절 · 15번
# 치환적분법계산자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
142.APEX · 6.1절 · 78번우리말 번역

연습문제 53–78에서 부정적분을 구하세요.

∫x−3x2−6x+8dx\displaystyle \int \frac{x-3}{\sqrt{x^2-6 x+8}} dx

영어 원문 보기

In Exercises 53–78, evaluate the indefinite integral.

∫x−3x2−6x+8dx\displaystyle \int \frac{x-3}{\sqrt{x^2-6 x+8}} dx

답 쓰고 채점

부정적분은 끝에 「+ C」 도 붙여요

정답·풀이 보기

x2−6x+8+C\sqrt{x^2-6 x+8}+C

원본 교재 풀이(영어)

x2−6x+8+C\sqrt{x^2-6 x+8}+C

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 5.5절 · 20번
# 치환적분법계산자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
143.APEX · 6.1절 · 79번우리말 번역

연습문제 79–86에서 정적분의 값을 구하세요.

∫131x−5dx\displaystyle \int_1^3 \frac{1}{x-5} dx

영어 원문 보기

In Exercises 79–86, evaluate the definite integral.

∫131x−5dx\displaystyle \int_1^3 \frac{1}{x-5} dx

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−ln⁡2-\ln 2

원본 교재 풀이(영어)

−ln⁡2-\ln 2

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기Active Calculus · 5.3절 · 13번
# 치환적분법계산자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
144.APEX · 6.1절 · 80번우리말 번역

연습문제 79–86에서 정적분의 값을 구하세요.

∫26xx−2dx\displaystyle \int_2^6 x\sqrt{x-2} dx

영어 원문 보기

In Exercises 79–86, evaluate the definite integral.

∫26xx−2dx\displaystyle \int_2^6 x\sqrt{x-2} dx

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352/15352/15

원본 교재 풀이(영어)

352/15352/15

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.4절 · 13번
# 치환적분법계산자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
145.APEX · 6.1절 · 81번우리말 번역

연습문제 79–86에서 정적분의 값을 구하세요.

∫−π/2π/2sin⁡2xcos⁡x dx\displaystyle \int_{-\pi/2}^{\pi/2} \sin^2x \cos x\ dx

영어 원문 보기

In Exercises 79–86, evaluate the definite integral.

∫−π/2π/2sin⁡2xcos⁡x dx\displaystyle \int_{-\pi/2}^{\pi/2} \sin^2x \cos x\ dx

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# 치환적분법계산자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
146.APEX · 6.1절 · 82번우리말 번역

연습문제 79–86에서 정적분의 값을 구하세요.

∫012x(1−x2)4 dx\displaystyle \int_{0}^{1} 2x(1-x^2)^4\ dx

영어 원문 보기

In Exercises 79–86, evaluate the definite integral.

∫012x(1−x2)4 dx\displaystyle \int_{0}^{1} 2x(1-x^2)^4\ dx

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# 치환적분법계산자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
147.APEX · 6.1절 · 83번우리말 번역

연습문제 79–86에서 정적분의 값을 구하세요.

∫−2−1(x+1)ex2+2x+1 dx\displaystyle \int_{-2}^{-1} (x+1)e^{x^2+2x+1}\ dx

영어 원문 보기

In Exercises 79–86, evaluate the definite integral.

∫−2−1(x+1)ex2+2x+1 dx\displaystyle \int_{-2}^{-1} (x+1)e^{x^2+2x+1}\ dx

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(1−e)/2(1-e)/2

원본 교재 풀이(영어)

(1−e)/2(1-e)/2

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 5.5절 · 62번
# 치환적분법계산자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
148.APEX · 6.1절 · 84번우리말 번역

연습문제 79–86에서 정적분의 값을 구하세요.

∫−1111+x2 dx\displaystyle \int_{-1}^{1} \frac{1}{1+x^2}\ dx

영어 원문 보기

In Exercises 79–86, evaluate the definite integral.

∫−1111+x2 dx\displaystyle \int_{-1}^{1} \frac{1}{1+x^2}\ dx

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π/2\pi/2

원본 교재 풀이(영어)

π/2\pi/2

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기Active Calculus · 5.3절 · 12번
# 치환적분법계산자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
149.APEX · 6.1절 · 85번우리말 번역

연습문제 79–86에서 정적분의 값을 구하세요.

∫241x2−6x+10 dx\displaystyle \int_{2}^{4} \frac{1}{x^2-6x+10}\ dx

영어 원문 보기

In Exercises 79–86, evaluate the definite integral.

∫241x2−6x+10 dx\displaystyle \int_{2}^{4} \frac{1}{x^2-6x+10}\ dx

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π/2\pi/2

원본 교재 풀이(영어)

π/2\pi/2

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 5.5절 · 26번
# 치환적분법계산자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
150.APEX · 6.1절 · 86번우리말 번역

연습문제 79–86에서 정적분의 값을 구하세요.

∫1314−x2 dx\displaystyle \int_{1}^{\sqrt{3}} \frac{1}{\sqrt{4-x^2}}\ dx

영어 원문 보기

In Exercises 79–86, evaluate the definite integral.

∫1314−x2 dx\displaystyle \int_{1}^{\sqrt{3}} \frac{1}{\sqrt{4-x^2}}\ dx

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π/6\pi/6

원본 교재 풀이(영어)

π/6\pi/6

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 5.5절 · 48번
# 치환적분법계산자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
151.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)
152.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)
153.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)
154.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.

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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)
155.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.

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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)
156.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.

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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)
157.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)
158.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)
159.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)
160.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)