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.CLP-2 · 1.9절 · 9번대학 수준우리말 번역
∫2x2+4xx+1dx 의 값을 구하세요.
영어 원문 보기
Evaluate ∫2x2+4xx+1dx.
답 쓰고 채점
부정적분은 끝에 「+ C」 도 붙여요
정답·풀이 보기
제곱근 안의 근의 공식을 보면 삼각치환이 떠오르지만, 좋은 습관을 기르기 위해 먼저 더 쉬운 방법이 있는지 확인해 보자. u=2x2+4x 로 놓으면 du=(4x+4)dx 이므로 41du=(x+1)dx 이다. 이 치환은 (완전제곱식을 만드는 것에서 시작하게 되는) 삼각치환보다 더 쉬워 보인다.
∫2x2+4xx+1dx=41∫u1du=21u+C=212x2+4x+C
원본 교재 풀이(영어)
The quadratic formula underneath the square root makes us think of a trig substitution, but in the interest of developing good habits, let's check for an easier way first. If we let u=2x2+4x, then du=(4x+4)dx, so 41du=(x+1)dx. This substitution looks easier than a trig substitution (which would start with completing the square).
To find sinu, we draw a right triangle with angle u and tanu=4x. We label the opposite side x and the adjacent side 4, and then from Pythagoras we find that the hypotenuse has length x2+16. So, sinu=xx2+16.
As a check, we observe that the derivative of the answer
Substitute x=3secu with 0≤u<2π. Then dx=3secutanudu
and x2−9=9sec2u−9=9tan2u=3tanu, so that
∫x2x2−9dx To evaluate sinu, we make a right triangle with angle u. Since secu=3x=adjhyp, we label the hypotenuse x and the adjacent side 3. Using the Pythagorean Theorem, the opposite side has length x2−9. So, sinu=xx2−9 and∫x2x2−9dx=∫9sec2u9tan2u3secutanudu=91∫secudu=91∫cosudu=91sinu+C.=9xx2−9+C.
As a check, we observe that the derivative of the answer
(b) We'll use the trig substitution x=tanθ,
dx=sec2θdθ. Note that when θ=±4π, we have x=±1. Also note that dividing the trig identity sin2θ+cos2θ=1
by cos2θ gives the trig identity tan2θ+1=sec2θ. So
To find tanu, we draw a right triangle with angle u. Since secu=25x, we label the hypotenuse 5x and the adjacent side 2. Then the Pythagorean Theorem gives us the opposite side as length 25x2−4. Then tanu=adjopp=225x2−4.
Alternately, we can notice that in our work, we already showed 2tanu=25x2−4, so tanu=2125x2−4.
As a check, we observe that the derivative of the answer
피적분함수에 제곱근 안의 이차 다항식이 있어서 삼각함수 치환이 떠오른다. 그러나 더 복잡한 방법으로 넘어가기 전에 더 간단한 방법을 찾아보는 것이 좋은 습관이며, 이 경우에는 삼각함수 치환보다 더 간단한 방법이 있다. 바로 u=x2−1, du=2xdx 로 하는 치환이다. 그러면 xdx=21du 이고, x2=u+1 이다. x=10 일 때 u=9 이고, x=17 일 때 u=16 이다.
The integrand has a quadratic polynomial under a square root, which makes us think of trig substitutions. However, it's good practice to look for simpler methods before we jump into more complicated ones, and in this case we find something nicer than a trig substitution: the substitution u=x2−1, du=2xdx. Then xdx=21du, and x2=u+1. When x=10, u=9, and when x=17, u=16.
∫(2x−3)34x2−12x+81dxAs x>2, we have 2x−3>1. We use the substitution 2x−3=secθ with 0≤θ<2π. So 2dx=secθtanθdθ and (2x−3)2−1=sec2θ−1=tan2θ=tanθ.=∫(2x−3)3(2x−3)2−11dx=21∫sec3θsec2θ−11secθtanθdθ=21∫sec3θtanθ1secθtanθdθ=21∫sec2θ1dθ=21∫cos2θdθ=41∫(1+cos(2θ))dθ=41(θ+21sin(2θ))+C=41(θ+sinθcosθ)+C=41(arccos(2x−31)+(2x−3)24x2−12x+8)+C
2x−3=secθ 이므로 cosθ=2x−31 이고 θ=arccos(2x−31) 이다. (이와 같게, θ=arcsec(2x−3) 이다.) sinθ 를 구하기 위해 밑변의 길이가 1이고 빗변의 길이가 2x−3 인 직각삼각형을 그린다. 피타고라스 정리에 의해 θ의 대변(높이)의 길이는 4x2−12x+8 이다.
원본 교재 풀이(영어)
Completing the square, we see 4x2−12x+8=(2x−3)2−1.
∫(2x−3)34x2−12x+81dxAs x>2, we have 2x−3>1. We use the substitution 2x−3=secθ with 0≤θ<2π. So 2dx=secθtanθdθ and (2x−3)2−1=sec2θ−1=tan2θ=tanθ.=∫(2x−3)3(2x−3)2−11dx=21∫sec3θsec2θ−11secθtanθdθ=21∫sec3θtanθ1secθtanθdθ=21∫sec2θ1dθ=21∫cos2θdθ=41∫(1+cos(2θ))dθ=41(θ+21sin(2θ))+C=41(θ+sinθcosθ)+C=41(arccos(2x−31)+(2x−3)24x2−12x+8)+C
Since 2x−3=secθ, we know cosθ=2x−31 and θ=arccos(2x−31). (Equivalently, θ=arcsec(2x−3).) To find sinθ, we draw a right triangle with adjacent side of length 1, and hypotenuse of length 2x−3. By the Pythagorean Theorem, the opposite side has length 4x2−12x+8.
Since x=tanθ, we can draw a right triangle with angle θ, opposite side x, and adjacent side 1. Then by the Pythagorean Theorem, its hypotenuse has length x2+1, which allows us to find sinθ and cosθ.