다음 각 적분에 대해, 적분의 값을 구하는 데 가장 유리한 치환을 고르세요.
(a) (b) (c)
영어 원문 보기
For each of the following integrals, choose the substitution that is most beneficial for evaluating the integral.
(a) (b) (c)
정답·풀이 보기
교재에는 알맞은 치환을 고르는 방법을 정리한 표가 있지만, 이 문제에서는 치환을 고르는 논리를 설명한다.
사용할 수 있는 삼각함수 항등식은 다음과 같다.
제곱근을 없애려면, 제곱근 안의 식과 같은 꼴의 삼각함수 항등식이 나오도록 치환을 선택해야 한다.
(a) 이 문제에는 삼각함수를 쓰지 않는 뚜렷한 치환이 없으므로, 분모의 제곱근을 없애기 위해 삼각치환을 사용한다. 제곱근 안은 함수 이고, 이는 (함수) (상수) 꼴이다. 이 꼴은 삼각함수 항등식 와 맞는다. 는 필요한 대로 정할 수 있지만, 상수 16 은 같은 방식으로 조절할 수 없다. 그래서 치환이 성립하도록 항등식을 다른 꼴로 바꾸어 양변에 16 을 곱하면 다음과 같다.
따라서 제곱근이 없어졌다.
(b) 이 문제에는 삼각함수를 쓰지 않는 뚜렷한 치환이 없으므로, 분모의 제곱근을 없애기 위해 삼각치환을 사용한다. 제곱근 안은 함수 이고, 이는 (상수) (함수) 꼴이다. 이 꼴은 삼각함수 항등식 와 맞는다. 우리가 원하는 것은 다음이 되게 하는 치환이다.
따라서 제곱근이 없어졌다. 에서 절댓값 기호는 필요하지 않은데, 일 때 는 와 사이의 값이고, 그러한 에 대해 이기 때문이다.
(c) 이 문제에는 삼각함수를 쓰지 않는 뚜렷한 치환이 없으므로, 분수 거듭제곱을 없애기 위해 삼각치환을 사용한다. (즉, 제곱근을 없애려는 것이다.) 거듭제곱의 밑은 함수 이고, 이는 (상수) (함수) 꼴이다. 이 꼴은 삼각함수 항등식 와 맞는다. 는 필요한 대로 정할 수 있지만, 상수 25 는 같은 방식으로 조절할 수 없다. 그래서 치환이 성립하도록 항등식을 다른 꼴로 바꾸어 양변에 25 를 곱하면 다음과 같다.
따라서 제곱근이 없어졌다. 에서 절댓값 기호는 필요하지 않은데, 일 때 는 와 사이의 값이고, 그러한 에 대해 이기 때문이다.
원본 교재 풀이(영어)
In the text, there is a template for choosing an appropriate substitution, but for this problem we will explain the logic of the choices.
The trig identities that we can use are:
In order to cancel out the square root, we should choose a substitution that will match the argument under the square root with the trig identity of the corresponding form.
(a) There's not an obvious non-trig substitution for evaluating this problem, so we want a trigonometric substitution to get rid of the square root in the denominator. Under the square root is the function , which has the form (function) (constant). This form matches the trig identity . We can set to be whatever we need it to be, but we don't have the same control over the constant, 16. So, to make the substitution work, we use a different form of the trig identity: multiplying both sides by 16, we get
So, we eliminated the square root.
(b) There's not an obvious non-trig substitution for evaluating this problem, so we want a trigonometric substitution to get rid of the square root in the denominator. Under the square root is the function , which has the form (constant) (function). This form matches the trig identity . What we want is a substitution that gives us
So, we eliminated the square root. We remark that the absolute value signs are not needed in , because, for , we have between and , and for those 's.
(c) There's not an obvious non-trig substitution for evaluating this problem, so we want a trigonometric substitution to get rid of the fractional power. (That is, we want to eliminate the square root.) The function under the power is , which has the form (constant) (function). This form matches the trig identity . We can set to be whatever we need it to be, but we don't have the same control over the constant, 25. So, to make the substitution work, we use a different form of the trig identity: multiplying both sides by 25, we get
So, we eliminated the square root. We remark that the absolute value signs are not needed in , because, for , we have between and , and for those 's.





