문제 은행 · 미적분 · 미적분Ⅰ · 적분

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유형·난이도는 우리말 풀이가 붙은 문제는 선생님이 정했고, 나머지는 자동 분류라 다를 수 있어요. 난이도가 정해지지 않은 문제는 난이도로 거를 때 빠집니다.

15문제 · 1 / 1쪽

1.OpenStax 1권 · 4.10절 · 13번우리말 풀이

다음 문제에서 각 함수 f(x)f(x)의 부정적분 F(x)F(x)의 일반형을 구하세요.

f(x)=(x)3f(x)=\left(\sqrt{x}\right)^{3}

영어 원문 보기

For the following exercises, find the general form for the antiderivative F(x)F(x) of each function f(x).f(x).

f(x)=(x)3f(x)={\left(\sqrt{x}\right)}^{3}

답 쓰고 채점

부정적분은 끝에 「+ C」 도 붙여요

풀이 보기

근호를 지수로 바꾸면 xnx^n 꼴이 되어 부정적분 공식을 바로 쓸 수 있어요.

  1. 1

    x=x1/2\sqrt{x}=x^{1/2}이므로 (x)3=x3/2\left(\sqrt{x}\right)^3=x^{3/2}로 바꿔 써요.

  2. 2

    공식 ∫xn dx=xn+1n+1+C\int x^n\,dx=\frac{x^{n+1}}{n+1}+C (n≠−1n\ne-1)에 n=32n=\frac32를 넣어요. n+1=52n+1=\frac52이므로 F(x)=x5/25/2+C=25x5/2+CF(x)=\frac{x^{5/2}}{5/2}+C=\frac25x^{5/2}+C

  3. 3

    x5/2=(x)5x^{5/2}=\left(\sqrt{x}\right)^5이므로 F(x)=25(x)5+CF(x)=\frac25\left(\sqrt{x}\right)^5+C라고 써도 같아요.

답

F(x)=25x5/2+CF(x)=\frac25x^{5/2}+C

자주 하는 실수

적분상수 CC를 빼먹거나, 분모에 52\frac52 대신 32\frac32를 쓰는 실수가 있어요.

원본 교재 풀이(영어)

F(x)=25(x)5+CF(x)=\frac{2}{5}{\left(\sqrt{x}\right)}^{5}+C

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 5.6절 · 8번
# 부정적분의 뜻과 계산계산기본
2.OpenStax 1권 · 5.2절 · 42번우리말 풀이

다음 문제에서 ∫01x dx=12\int_0^1 x\,dx=\frac12, ∫01x2 dx=13\int_0^1 x^2\,dx=\frac13, ∫01x3 dx=14\int_0^1 x^3\,dx=\frac14 임을 이용해 적분을 계산하세요.

∫01(1−2x)3 dx\int_0^1 (1-2x)^3\,dx

영어 원문 보기

In the following exercises, given that ∫01xdx=12,∫01x2dx=13,{\int }_{0}^{1}xdx=\frac{1}{2},{\int }_{0}^{1}{x}^{2}dx=\frac{1}{3}, and ∫01x3dx=14,{\int }_{0}^{1}{x}^{3}dx=\frac{1}{4}, compute the integrals.

∫01(1−2x)3dx{\int }_{0}^{1}{(1-2x)}^{3}dx

풀이 보기

식을 전개해서 아는 적분들의 합으로 쪼개요.

  1. 1

    주어진 값은 xx, x2x^2, x3x^3 의 적분뿐이에요. 그러니 (1−2x)3(1-2x)^3 을 전개해 xx 의 거듭제곱 합으로 바꿔요. (1−2x)3=1−6x+12x2−8x3(1-2x)^3=1-6x+12x^2-8x^3

  2. 2

    정적분은 합과 상수배를 밖으로 뺄 수 있어요. ∫01(1−6x+12x2−8x3) dx=∫011 dx−6∫01x dx+12∫01x2 dx−8∫01x3 dx\int_0^1(1-6x+12x^2-8x^3)\,dx=\int_0^1 1\,dx-6\int_0^1x\,dx+12\int_0^1x^2\,dx-8\int_0^1x^3\,dx

  3. 3

    ∫011 dx=1\int_0^1 1\,dx=1 이고 나머지는 주어진 값을 넣어요. 1−6⋅12+12⋅13−8⋅14=1−3+4−2=01-6\cdot\frac12+12\cdot\frac13-8\cdot\frac14=1-3+4-2=0

  4. 4

    검산해 봐요. 부정적분 x−3x2+4x3−2x4x-3x^2+4x^3-2x^4 에 x=1x=1 을 넣으면 1−3+4−2=01-3+4-2=0 으로 같아요.

답

00

자주 하는 실수

(1−2x)3(1-2x)^3 을 전개할 때 가운데 항의 계수를 틀리기 쉬워요. (a+b)3=a3+3a2b+3ab2+b3(a+b)^3=a^3+3a^2b+3ab^2+b^3 을 써요.

원본 교재 풀이(영어)

∫01(1−6x+12x2−8x3)dx=(x−3x2+4x3−2x4)=(1−3+4−2)(0−0+0−0)=0{\int }_{0}^{1}(1-6x+12{x}^{2}-8{x}^{3})dx=(x-3{x}^{2}+4{x}^{3}-2{x}^{4})=(1-3+4-2)(0-0+0-0)=0

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 5.2절 · 26번
# 정적분의 뜻과 성질계산기본
3.OpenStax 1권 · 5.6절 · 8번우리말 풀이

다음 문제에서 부정적분을 구하세요.

∫1xdx\int \frac{1}{\sqrt{x}}dx

영어 원문 보기

In the following exercises, compute each indefinite integral.

∫1xdx\int \frac{1}{\sqrt{x}}dx

답 쓰고 채점

부정적분은 끝에 「+ C」 도 붙여요

풀이 보기

1x=x−1/2\frac{1}{\sqrt{x}}=x^{-1/2} 로 바꿔 쓰면 거듭제곱의 적분 공식을 바로 쓸 수 있어요.

  1. 1

    왜 이렇게 할까요? 분수와 근호가 섞인 식은 공식을 쓰기 어려워요. 지수 꼴로 바꾸면 xnx^n 의 적분 공식이 보여요. 1x=x−1/2\frac{1}{\sqrt{x}}=x^{-1/2}

  2. 2

    공식을 써요. ∫xndx=xn+1n+1+C (n≠−1)\int x^n dx=\frac{x^{n+1}}{n+1}+C\ (n\ne-1) 에 n=−12n=-\frac12 을 넣으면 ∫x−1/2dx=x1/212+C=2x+C\int x^{-1/2}dx=\frac{x^{1/2}}{\frac12}+C=2\sqrt{x}+C

  3. 3

    미분해서 확인해요. ddx(2x)=2⋅12x=1x\frac{d}{dx}\left(2\sqrt{x}\right)=2\cdot\frac{1}{2\sqrt{x}}=\frac{1}{\sqrt{x}} 로 처음 식이 나와요.

답

2x+C2\sqrt{x}+C

자주 하는 실수

1x\frac{1}{x} 의 적분처럼 ln⁡\ln 을 쓰려 하거나, 적분상수 CC 를 빼먹어요.

원본 교재 풀이(영어)

2x+C2\sqrt{x}+C

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.10절 · 55번
# 부정적분의 뜻과 계산계산기본
4.CLP-1 · 4.1절 · 1번우리말 번역

f(x)f(x) 를 도함수가 f′(x)f'(x) 인 함수라 하자. f′(x)f'(x) 의 가장 일반적인 부정적분을 구하세요.

영어 원문 보기

Let f(x)f(x) be a function with derivative f′(x)f'(x). What is the most general antiderivative of f′(x)f'(x)?

답 쓰고 채점

부정적분은 끝에 「+ C」 도 붙여요

정답·풀이 보기

f′(x)f'(x) 의 부정적분은 도함수가 f′(x)f'(x) 인 함수이다. 원래의 함수 f(x)f(x) 가 이 성질을 가지므로 f(x)f(x) 는 f′(x)f'(x) 의 하나의 부정적분이지만, 가장 일반적인 것은 아니다. f(x)f(x) 에 상수를 더해도 도함수는 변하지 않는다. 따라서 f′(x)f'(x) 의 가장 일반적인 부정적분은 f(x)+Cf(x)+C 이다. 여기서 CC 는 임의의 상수이다.

원본 교재 풀이(영어)

An antiderivative of f′(x)f'(x) is a function whose derivative is f′(x)f'(x). Our original function f(x)f(x) has this property, so f(x)f(x) is an antiderivative of f′(x)f'(x), but it's not the most general. We can add a constant to f(x)f(x) without affecting its derivative. The most general antiderivative of f′(x)f'(x) is f(x)+Cf(x)+C, where CC is any constant.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 4.1절 · 2번
# 부정적분의 뜻과 계산계산기본자동 분류
5.CLP-1 · 4.1절 · 2번우리말 번역

아래 그래프에서 검은색 곡선은 y=f(x)y=f(x) 이다. 색깔이 있는 곡선 중 어느 것이 f(x)f(x) 의 부정적분(원시함수)인지 구하세요.

그림

영어 원문 보기

On the graph below, the black curve is y=f(x)y=f(x). Which of the coloured curves is an antiderivative of f(x)f(x)?

figure

정답·풀이 보기

f(x)f(x) 는 그래프의 왼쪽 부분을 이루는 구간에서 0 이상이고, 오른쪽 부분에서는 음수임을 알 수 있다. 따라서 그 부정적분은 왼쪽 구간에서 증가하고, 오른쪽 구간에서 감소한다. 이는 A(x)A(x) 와 C(x)C(x) 에는 해당하지만 B(x)B(x) 에는 해당하지 않는다.

A(x)A(x) 가 수평인 접선을 갖는 점은 세 곳뿐이다. 최댓값을 갖는 점과 그림에 나타난 구간의 양 끝점이다. 반면 C(x)C(x) 는 수평인 접선을 갖는 곳이 네 곳이다. 최댓값을 갖는 점, 변곡점, 그리고 그림에 나타난 구간의 양 끝점이다. f(x)=0f(x)=0 인 곳이 네 곳이고(이들은 C(x)C(x) 의 수평인 부분과 일치한다) 따라서 C(x)C(x) 가 f(x)f(x) 의 부정적분이라고 결론짓는다.

원본 교재 풀이(영어)

Notice f(x)f(x) is nonnegative for an interval covering the left part of the graph, and negative on the right part of the graph. That means its antiderivative is increasing for the left interval, then decreasing for the right interval. This applies to A(x)A(x) and C(x)C(x), but not B(x)B(x).

There are only three points where A(x)A(x) has a horizontal tangent line: at its global maximum and the endpoints of the interval shown. By contrast, C(x)C(x) has a horizontal tangent line in four places: at its global maximum, at its inflection point, and at the endpoints of the interval shown. Since f(x)=0f(x)=0 four times (and these line up with the horizontal portions of C(x)C(x)) we conclude C(x)C(x) is the antiderivative of f(x)f(x).

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 4.1절 · 20번
# 부정적분의 뜻과 계산그래프·표 해석기본자동 분류
6.CLP-2 · 1.2절 · 2번우리말 번역

∫0bcos⁡x dx=sin⁡b\displaystyle\int_0^b \cos x\ \mathrm{d}x=\sin b 이면, ∫abcos⁡x dx\displaystyle\int_a^b \cos x\ \mathrm{d}x 의 값은 얼마인지 구하세요.

영어 원문 보기

If ∫0bcos⁡x dx=sin⁡b\displaystyle\int_0^b \cos x\ \mathrm{d}x=\sin b, then what is ∫abcos⁡x dx\displaystyle\int_a^b \cos x\ \mathrm{d}x?

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

등식

∫abf(x) dx=∫acf(x) dx+∫cbf(x) dx , we see∫abcos⁡x dx=∫a0cos⁡x dx+∫0bcos⁡x dx=−∫0acos⁡x dx+∫0bcos⁡x dx=−sin⁡a+sin⁡b=sin⁡b−sin⁡a\begin{aligned} \int\limits_a^b f(x)\ \mathrm{d}x &= \int\limits_a^c f(x)\ \mathrm{d}x+ \int\limits_c^b f(x)\ \mathrm{d}x\ , \\ \text{ we see} \\ \int\limits_a^b\cos x\ \mathrm{d}x &= \int\limits_a^0 \cos x\ \mathrm{d}x+ \int\limits_0^b \cos x\ \mathrm{d}x\\&= -\int\limits_0^a \cos x\ \mathrm{d}x+ \int\limits_0^b \cos x\ \mathrm{d}x\\ &=-\sin a + \sin b\\ &=\sin b - \sin a \end{aligned}

을 이용하면 위와 같이 구할 수 있다.

원본 교재 풀이(영어)

Using the identity

∫abf(x) dx=∫acf(x) dx+∫cbf(x) dx , we see∫abcos⁡x dx=∫a0cos⁡x dx+∫0bcos⁡x dx=−∫0acos⁡x dx+∫0bcos⁡x dx=−sin⁡a+sin⁡b=sin⁡b−sin⁡a\begin{aligned} \int\limits_a^b f(x)\ \mathrm{d}x &= \int\limits_a^c f(x)\ \mathrm{d}x+ \int\limits_c^b f(x)\ \mathrm{d}x\ , \\ \text{ we see} \\ \int\limits_a^b\cos x\ \mathrm{d}x &= \int\limits_a^0 \cos x\ \mathrm{d}x+ \int\limits_0^b \cos x\ \mathrm{d}x\\&= -\int\limits_0^a \cos x\ \mathrm{d}x+ \int\limits_0^b \cos x\ \mathrm{d}x\\ &=-\sin a + \sin b\\ &=\sin b - \sin a \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.2절 · 3번
# 정적분의 뜻과 성질계산기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
7.CLP-2 · 1.2절 · 3번우리말 번역

다음 각 명제가 참인지 거짓인지 판단하세요. 거짓이면 반례를 제시하고, 참이면 간단히 이유를 설명하세요.

(a) ∫−3−2f(x)dx=−∫32f(x)dx\displaystyle\int_{-3}^{-2} f(x) \mathrm{d}x=-\displaystyle\int_{3}^{2} f(x) \mathrm{d}x. (b) f(x)f(x) 가 기함수이면 ∫−3−2f(x) dx=∫23f(x) dx\displaystyle \int_{-3}^{-2} f(x)\,\mathrm{d}x = \int_2^3 f(x)\,\mathrm{d}x 이다. (c) ∫01f(x)⋅g(x) dx=∫01f(x) dx⋅∫01g(x) dx\displaystyle\int_{0}^{1} f(x)\cdot g(x) ~\mathrm{d}x =\int_{0}^{1} f(x) ~\mathrm{d}x \cdot \int_{0}^{1} g(x) ~\mathrm{d}x.

영어 원문 보기

Decide whether each of the following statements is true or false. If false, provide a counterexample. If true, provide a brief justification.

(a) ∫−3−2f(x)dx=−∫32f(x)dx\displaystyle\int_{-3}^{-2} f(x) \mathrm{d}x=-\displaystyle\int_{3}^{2} f(x) \mathrm{d}x. (b) If f(x)f(x) is an odd function, then ∫−3−2f(x) dx=∫23f(x) dx\displaystyle \int_{-3}^{-2} f(x)\,\mathrm{d}x = \int_2^3 f(x)\,\mathrm{d}x. (c) ∫01f(x)⋅g(x) dx=∫01f(x) dx⋅∫01g(x) dx\displaystyle\int_{0}^{1} f(x)\cdot g(x) ~\mathrm{d}x =\int_{0}^{1} f(x) ~\mathrm{d}x \cdot \int_{0}^{1} g(x) ~\mathrm{d}x.

정답·풀이 보기

(a) 거짓이다. 예를 들어

f(x)={0x<0일 때1x≥0일 때\begin{aligned} f(x) = \begin{cases} 0 & \text{$x<0$일 때} \\ 1 & \text{$x\ge0$일 때} \end{cases} \end{aligned}

이면 ∫−3−2f(x)dx=0\int_{-3}^{-2} f(x) \mathrm{d}x=0 이고 −∫32f(x)dx=∫23f(x)dx=1-\int_{3}^{2} f(x) \mathrm{d}x=\int^{3}_{2} f(x) \mathrm{d}x=1 이다.

그림

(b) 거짓이다. 예를 들어 f(x)=xf(x)=x 이면 ∫−3−2f(x) dx\int_{-3}^{-2} f(x)\,\mathrm{d}x 는 음수이고 ∫23f(x) dx\int_2^3 f(x)\,\mathrm{d}x 는 양수이므로 둘은 같을 수 없다.

그림

(c) 거짓이다. 예를 들어 함수

f(x)={0x<12일 때1x≥12일 때그리고g(x)={0x≥12일 때1x<12일 때\begin{aligned} f(x) = \begin{cases} 0 & \text{$x<\frac{1}{2}$일 때} \\ 1 & \text{$x\ge\frac{1}{2}$일 때} \end{cases} &&\text{그리고}&&g(x) = \begin{cases} 0 & \text{$x\ge \frac{1}{2}$일 때} \\ 1 & \text{$x<\frac{1}{2}$일 때} \end{cases} \end{aligned}

을 생각하자.

그러면 모든 xx 에 대해 f(x)⋅g(x)=0f(x)\cdot g(x)=0 이므로 ∫01f(x)⋅g(x)dx=0\int_0^1 f(x)\cdot g(x) \mathrm{d}x=0 이다. 그러나 ∫01f(x)dx=12\int_0^1 f(x) \mathrm{d}x= \frac{1}{2} 이고 ∫01g(x)dx=12\int_0^1 g(x) \mathrm{d}x= \frac{1}{2} 이므로 ∫01f(x)dx⋅∫01g(x)dx=14\int_0^1 f(x)\mathrm{d}x \cdot \int_0^1 g(x) \mathrm{d}x= \frac{1}{4} 이다.

그림

그림

원본 교재 풀이(영어)

(a) False. For example if

f(x)={0for x<01for x≥0\begin{aligned} f(x) = \begin{cases} 0 & \text{for $x<0$} \\ 1 & \text{for $x\ge0$} \end{cases} \end{aligned}

then ∫−3−2f(x)dx=0\int_{-3}^{-2} f(x) \mathrm{d}x=0 and −∫32f(x)dx=∫23f(x)dx=1-\int_{3}^{2} f(x) \mathrm{d}x=\int^{3}_{2} f(x) \mathrm{d}x=1.

figure

(b) False. For example, if f(x)=xf(x)=x, then ∫−3−2f(x) dx\int_{-3}^{-2} f(x)\,\mathrm{d}x is negative while ∫23f(x) dx\int_2^3 f(x)\,\mathrm{d}x is positive, so they cannot be the same.

figure

(c) False. For example, consider the functions

f(x)={0for x<121for x≥12andg(x)={0for x≥121for x<12\begin{aligned} f(x) = \begin{cases} 0 & \text{for $x<\frac{1}{2}$} \\ 1 & \text{for $x\ge\frac{1}{2}$} \end{cases} &&\text{and}&&g(x) = \begin{cases} 0 & \text{for $x\ge \frac{1}{2}$} \\ 1 & \text{for $x<\frac{1}{2}$} \end{cases} \end{aligned}

Then f(x)⋅g(x)=0f(x)\cdot g(x)=0 for all xx, so ∫01f(x)⋅g(x)dx=0\int_0^1 f(x)\cdot g(x) \mathrm{d}x=0. However, ∫01f(x)dx=12\int_0^1 f(x) \mathrm{d}x= \frac{1}{2} and ∫01g(x)dx=12\int_0^1 g(x) \mathrm{d}x= \frac{1}{2}, so ∫01f(x)dx⋅∫01g(x)dx=14\int_0^1 f(x)\mathrm{d}x \cdot \int_0^1 g(x) \mathrm{d}x= \frac{1}{4}.

figure

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한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.2절 · 4번
# 정적분의 뜻과 성질개념 확인기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
8.CLP-2 · 1.2절 · 4번우리말 번역

f(x)f(x) 가 양의 값만 갖는 함수일 때, ∫50f(x) dx\int\limits_5^0 f(x)\ \mathrm{d}x 를 어림하기 위해 구간 100개로 오른쪽 리만 합을 만들려고 한다.

(a) Δx\Delta x 는 얼마인지 구하세요. (b) 직사각형의 높이는 양수인지 음수인지 판단하세요. (c) 리만 합은 양수인지 음수인지 판단하세요. (d) x=0x=0 부터 x=5x=5 까지 곡선 y=f(x)y=f(x) 아래의 부호 있는 넓이는 양수인지 음수인지 판단하세요.

영어 원문 보기

Suppose we want to make a right Riemann sum with 100 intervals to approximate ∫50f(x) dx\int\limits_5^0 f(x)\ \mathrm{d}x, where f(x)f(x) is a function that gives only positive values.

(a) What is Δx\Delta x? (b) Are the heights of our rectangles positive or negative? (c) Is our Riemann sum positive or negative? (d) Is the signed area under the curve y=f(x)y=f(x) from x=0x=0 to x=5x=5 positive or negative?

정답·풀이 보기

(a) Δx=b−an=0−5100=−120\Delta x = \dfrac{b-a}{n}=\dfrac{0-5}{100} = -\dfrac{1}{20}

참고: 정적분의 리만 합 정의를 사용한다면, 이것이 등식 ∫abf(x)dx=−∫baf(x)dx\int\limits_a^b f(x)\mathrm{d}x=-\int\limits_b^a f(x)\mathrm{d}x 를 정당화하는 방법이다. (b) 직사각형의 높이는 f(xi)f(x_i) 로 주어지며, 여기서 xi=a+iΔx=5−i20x_i = a+i\Delta x = 5 - \frac{i}{20} 이다. f(x)f(x) 는 양의 값만 가지므로 f(xi)>0f(x_i) >0 이고, 따라서 직사각형의 높이는 양수이다. (c) 리만 합은 각 직사각형의 부호 있는 넓이의 합이다. 각 직사각형은 음수인 밑변(Δx\Delta x)과 양수인 높이(f(xi)f(x_i))를 가진다. 따라서 합의 각 항은 음수이다. 음수들을 더하면 합은 음수이다. 그러므로 리만 합은 음수이다. (d) f(x)f(x) 는 항상 xx축 위쪽에 있으므로 ∫05f(x)dx\int\limits_0^5 f(x)\mathrm{d}x 는 양수이다.

원본 교재 풀이(영어)

(a) Δx=b−an=0−5100=−120\Delta x = \dfrac{b-a}{n}=\dfrac{0-5}{100} = -\dfrac{1}{20}

Note: if we were to use the Riemann-sum definition of a definite integral, this is how we would justify the identity ∫abf(x)dx=−∫baf(x)dx\int\limits_a^b f(x)\mathrm{d}x=-\int\limits_b^a f(x)\mathrm{d}x. (b) The heights of the rectangles are given by f(xi)f(x_i), where xi=a+iΔx=5−i20x_i = a+i\Delta x = 5 - \frac{i}{20}. Since f(x)f(x) only gives positive values, f(xi)>0f(x_i) >0, so the heights of the rectangles are positive. (c) Our Riemann sum is the sum of the signed areas of individual rectangles. Each rectangle has a negative base (Δx\Delta x) and a positive height (f(xi)f(x_i)). So, each term of our sum is negative. If we add up negative numbers, the sum is negative. So, the Riemann sum is negative. (d) Since f(x)f(x) is always above the xx-axis, ∫05f(x)dx\int\limits_0^5 f(x)\mathrm{d}x is positive.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.2절 · 12번
# 정적분의 뜻과 성질계산기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
9.CLP-2 · 1.3절 · 2번우리말 번역

함수 f(x)=x3−sin⁡2xf(x) = x^3 -\sin 2x 에 대하여, F(0)=1F(0)=1 을 만족시키는 부정적분 F(x)F(x) 를 구하세요.

영어 원문 보기

For the function f(x)=x3−sin⁡2xf(x) = x^3 -\sin 2x, find its antiderivative F(x)F(x) that satisfies F(0)=1F(0)=1.

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

먼저 x3−sin⁡(2x)x^3-\sin(2x) 의 부정적분을 구해 보자.

  • 도함수가 x3x^3 인 함수 하나는 x44\dfrac{x^4}{4} 이다.
  • sin⁡(2x)\sin(2x) 의 부정적분을 구하기 위해 먼저 cos⁡(2x)\cos(2x) 를 떠올릴 수 있지만, 확인해 보면 ddx{cos⁡(2x)}=−2sin⁡(2x)\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\cos(2x)\}=-2\sin(2x) 이다. 따라서 −12-\dfrac{1}{2} 을 곱하기만 하면 된다: ddx{−12cos⁡2x}=sin⁡(2x)\displaystyle\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{-\dfrac{1}{2}\cos 2x\right\}=\sin(2x).

따라서 f(x)f(x) 의 부정적분은 x44+12cos⁡2x+C\dfrac{x^4}{4}+\dfrac{1}{2}\cos 2x+C 이다. F(0)=1F(0)=1 을 만족시키려면 다음이 성립해야 한다. (기호   ⟺  \iff 는 “필요충분조건이다”라고 읽는다. 이는 수학에서 두 명제가 논리적으로 동치임을 나타내는 데 쓰인다. 더 정확히 말하면, 명제 P  ⟺  QP \iff Q 는 QQ 가 참일 때마다 PP 가 참이고 PP 가 참일 때마다 QQ 가 참이라는 뜻이다.)

[x44+12cos⁡2x+C]x=0=1  ⟺  12+C=1  ⟺  C=12\begin{aligned} \Big[\frac{x^4}{4}+\frac{1}{2}\cos 2x+C\Big]_{x=0}=1 \iff \frac{1}{2} + C = 1 \iff C=\frac{1}{2} \end{aligned}

따라서 F(x)=x44+12cos⁡2x+12F(x) = \dfrac{x^4}{4}+\dfrac{1}{2}\cos 2x+\dfrac{1}{2} 이다.

원본 교재 풀이(영어)

First, let's find a general antiderivative of x3−sin⁡(2x)x^3-\sin(2x).

  • One function with derivative x3x^3 is x44\dfrac{x^4}{4}.
  • To find an antiderivative of sin⁡(2x)\sin(2x), we might first guess cos⁡(2x)\cos(2x); checking, we see ddx{cos⁡(2x)}=−2sin⁡(2x)\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\cos(2x)\}=-2\sin(2x). So, we only need to multiply by −12-\dfrac{1}{2}: ddx{−12cos⁡2x}=sin⁡(2x)\displaystyle\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{-\dfrac{1}{2}\cos 2x\right\}=\sin(2x).

So, the general antiderivative of f(x)f(x) is x44+12cos⁡2x+C\dfrac{x^4}{4}+\dfrac{1}{2}\cos 2x+C. To satisfy F(0)=1F(0)=1, we need (The symbol   ⟺  \iff is read “if and only if”. This is used in mathematics to express the logical equivalence of two statements. To be more precise, the statement P  ⟺  QP \iff Q tells us that PP is true whenever QQ is true and QQ is true whenever PP is true.)

[x44+12cos⁡2x+C]x=0=1  ⟺  12+C=1  ⟺  C=12\begin{aligned} \Big[\frac{x^4}{4}+\frac{1}{2}\cos 2x+C\Big]_{x=0}=1 \iff \frac{1}{2} + C = 1 \iff C=\frac{1}{2} \end{aligned}

So F(x)=x44+12cos⁡2x+12F(x) = \dfrac{x^4}{4}+\dfrac{1}{2}\cos 2x+\dfrac{1}{2}.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.3절 · 51번
# 미적분의 기본정리계산기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
10.CLP-2 · 1.3절 · 4번우리말 번역

참 또는 거짓: 1x2\dfrac{1}{x^2} 의 부정적분은 log⁡(x2)\log (x^2) 이다 (여기서 log⁡x\log x 는 밑이 ee 인 로그를 뜻한다).

영어 원문 보기

True or false: an antiderivative of 1x2\dfrac{1}{x^2} is log⁡(x2)\log (x^2) (where by log⁡x\log x we mean logarithm base ee).

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이런 생각이 들기 쉽다:

∫1x dx=log⁡∣x∣+C 그러니 아마 비슷하게 ∫1x2 dx=?log⁡∣x2∣+C=log⁡(x2)+C 미분하여 확인한다:ddx{log⁡(x2)}=ddx{2log⁡x}=2x≠1x2\begin{aligned} \int \frac{1}{x}\ \mathrm{d}x&=\log|x|+C \\ \text{ 그러니 아마 비슷하게 } \\ \int \frac{1}{x^2}\ \mathrm{d}x&\stackrel{?}{=}\log|x^2|+C=\log(x^2)+C \\ \text{ 미분하여 확인한다:} \\ \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\log(x^2)\} &= \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{2\log x\}=\frac{2}{x} \neq \frac{1}{x^2} \end{aligned} 따라서 그렇게 간단하지 않았다: 거짓이다.

부정적분을 추측할 때는 처음의 추측을 조금 고쳐야 하는 경우가 많다. 상수를 바꾸는 것은 잘 통하지만, 함수를 바꾸는 것은 대체로 통하지 않는다.

원본 교재 풀이(영어)

This is a tempting thought:

∫1x dx=log⁡∣x∣+C so perhaps similarly ∫1x2 dx=?log⁡∣x2∣+C=log⁡(x2)+C We check by differentiating:ddx{log⁡(x2)}=ddx{2log⁡x}=2x≠1x2\begin{aligned} \int \frac{1}{x}\ \mathrm{d}x&=\log|x|+C \\ \text{ so perhaps similarly } \\ \int \frac{1}{x^2}\ \mathrm{d}x&\stackrel{?}{=}\log|x^2|+C=\log(x^2)+C \\ \text{ We check by differentiating:} \\ \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\log(x^2)\} &= \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{2\log x\}=\frac{2}{x} \neq \frac{1}{x^2} \end{aligned} So, it wasn't so easy: false.

When we're guessing antiderivatives, we often need to adjust our original guesses a little. Changing constants works well; changing functions usually does not.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기Active Calculus · 4.4절 · 11번
# 미적분의 기본정리개념 확인기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
11.CLP-2 · 1.3절 · 5번우리말 번역

참 또는 거짓: cos⁡(ex)\cos(e^x) 의 부정적분은 sin⁡(ex)ex\frac{\sin(e^x)}{e^x} 이다.

영어 원문 보기

True or false: an antiderivative of cos⁡(ex)\cos(e^x) is sin⁡(ex)ex\frac{\sin(e^x)}{e^x}.

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이렇게 해 보고 싶어진다:

ddx{sin⁡(ex)}=excos⁡(ex)그러므로 아마도ddx{sin⁡(ex)ex}=?cos⁡(ex)미분하여 확인한다:ddx{sin⁡(ex)ex}=ex(cos⁡(ex)⋅ex)−sin⁡(ex)exe2x(몫의 미분법)=cos⁡(ex)−sin⁡(ex)ex≠cos⁡(ex)\begin{aligned} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\sin(e^x)\} &= e^x\cos(e^x) \\ \text{그러므로 아마도} \\ \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\frac{\sin(e^x)}{e^x}\right\} &\stackrel{?}{=} \cos(e^x) \\ \text{미분하여 확인한다:} \\ \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\frac{\sin(e^x)}{e^x}\right\} &=\frac{e^x\left(\cos(e^x)\cdot e^x\right)-\sin(e^x)e^x}{e^{2x}} &\text{(몫의 미분법)}\\ & = \cos (e^x) - \frac{\sin(e^x)}{e^x}\\ &\neq \cos(e^x) \end{aligned}

따라서 주어진 명제는 거짓이다.

부정적분을 추측할 때에는 처음 추측을 조금 고쳐야 하는 경우가 많다. 상수로 나누는 것은 대체로 잘 되지만, 함수로 나누는 것은 대체로 잘 되지 않는다.

원본 교재 풀이(영어)

This is tempting:

ddx{sin⁡(ex)}=excos⁡(ex)so perhapsddx{sin⁡(ex)ex}=?cos⁡(ex)We check by differentiating:ddx{sin⁡(ex)ex}=ex(cos⁡(ex)⋅ex)−sin⁡(ex)exe2x(quotient rule)=cos⁡(ex)−sin⁡(ex)ex≠cos⁡(ex)\begin{aligned} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\sin(e^x)\} &= e^x\cos(e^x) \\ \text{so perhaps} \\ \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\frac{\sin(e^x)}{e^x}\right\} &\stackrel{?}{=} \cos(e^x) \\ \text{We check by differentiating:} \\ \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\frac{\sin(e^x)}{e^x}\right\} &=\frac{e^x\left(\cos(e^x)\cdot e^x\right)-\sin(e^x)e^x}{e^{2x}} &\text{(quotient rule)}\\ & = \cos (e^x) - \frac{\sin(e^x)}{e^x}\\ &\neq \cos(e^x) \end{aligned}

So, the statement is false.

When we're guessing antiderivatives, we often need to adjust our original guesses a little. Dividing by constants works well; dividing by functions usually does not.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.3절 · 4번
# 미적분의 기본정리개념 확인기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
12.CLP-2 · 1.3절 · 6번우리말 번역

F(x)=∫7xsin⁡(t2) dtF(x) = \displaystyle\int_7^x \sin(t^2)\ \mathrm{d}t 라 하자. xx 에 대한 F(x)F(x) 의 순간변화율을 구하세요.

영어 원문 보기

Suppose F(x)=∫7xsin⁡(t2) dtF(x) = \displaystyle\int_7^x \sin(t^2)\ \mathrm{d}t. What is the instantaneous rate of change of F(x)F(x) with respect to xx?

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정답·풀이 보기

“xx 에 대한 F(x)F(x) 의 순간변화율”은 “F′(x)F'(x)”를 달리 표현한 말이다. 미적분학의 기본정리 제1부에 의해 이 값은 sin⁡(x2)\sin (x^2) 이다.

원본 교재 풀이(영어)

“The instantaneous rate of change of F(x)F(x) with respect to xx" is another way of saying “F′(x)F'(x)". From the Fundamental Theorem of Calculus Part 1, we know this is sin⁡(x2)\sin (x^2).

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기Active Calculus · 4.4절 · 13번
# 미적분의 기본정리계산기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
13.CLP-2 · 1.3절 · 7번우리말 번역

F(x)=∫2xe1/t dtF(x) = \displaystyle\int_{2}^x e^{1/t}\ \mathrm{d}t 라 하자. x=3x=3 일 때 y=F(x)y=F(x) 의 접선의 기울기를 구하세요.

영어 원문 보기

Suppose F(x)=∫2xe1/t dtF(x) = \displaystyle\int_{2}^x e^{1/t}\ \mathrm{d}t. What is the slope of the tangent line to y=F(x)y=F(x) when x=3x=3?

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정답·풀이 보기

x=3x=3 일 때 y=F(x)y=F(x) 의 접선의 기울기는 바로 F′(3)F'(3) 이다. 미적분학의 기본정리 제1부에 의해 F′(x)=e1/xF'(x) = e^{1/x} 이다. 따라서 F′(3)=e1/3=e3F'(3) = e^{1/3} = \sqrt[3]{e} 이다.

원본 교재 풀이(영어)

The slope of the tangent line to y=F(x)y=F(x) when x=3x=3 is exactly F′(3)F'(3). By the Fundamental Theorem of Calculus Part 1, F′(x)=e1/xF'(x) = e^{1/x}. Then F′(3)=e1/3=e3F'(3) = e^{1/3} = \sqrt[3]{e}.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.3절 · 6번
# 미적분의 기본정리계산기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
14.CLP-2 · 1.3절 · 8번우리말 번역

F′(x)=f(x)F'(x)=f(x) 라 하자. f(x)f(x) 의 서로 다른 부정적분 두 개를 구하세요.

영어 원문 보기

Suppose F′(x)=f(x)F'(x)=f(x). Give two different antiderivatives of f(x)f(x).

정답·풀이 보기

임의의 상수 CC 에 대해 F(x)+CF(x)+C 는 f(x)f(x) 의 부정적분이다. 왜냐하면 ddx{F(x)+C}=ddx{F(x)}=f(x)\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{F(x)+C\} = \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{F(x)\} = f(x) 이기 때문이다. 따라서 예를 들어 F(x)F(x) 와 F(x)+1F(x)+1 은 모두 f(x)f(x) 의 부정적분이다.

원본 교재 풀이(영어)

For any constant CC, F(x)+CF(x)+C is an antiderivative of f(x)f(x), because ddx{F(x)+C}=ddx{F(x)}=f(x)\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{F(x)+C\} = \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{F(x)\} = f(x). So, for example, F(x)F(x) and F(x)+1F(x)+1 are both antiderivatives of f(x)f(x).

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 5.4절 · 30번
# 미적분의 기본정리계산기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
15.CLP-2 · 1.3절 · 10번우리말 번역

미적분학의 기본정리 제2부를 이용하여 다음 적분의 값을 구하거나, 적용할 수 없는 이유를 설명하세요.

(a) ∫−ππcos⁡x dx\displaystyle\int_{-\pi}^\pi \cos x \ \mathrm{d}x. (b) ∫−ππsec⁡2x dx\displaystyle\int_{-\pi}^\pi \sec^2 x \ \mathrm{d}x. (c) ∫−201x+1 dx\displaystyle\int_{-2}^0 \frac{1}{x+1}\ \mathrm{d}x.

영어 원문 보기

Evaluate the following integrals using the Fundamental Theorem of Calculus Part 2, or explain why it does not apply.

(a) ∫−ππcos⁡x dx\displaystyle\int_{-\pi}^\pi \cos x \ \mathrm{d}x. (b) ∫−ππsec⁡2x dx\displaystyle\int_{-\pi}^\pi \sec^2 x \ \mathrm{d}x. (c) ∫−201x+1 dx\displaystyle\int_{-2}^0 \frac{1}{x+1}\ \mathrm{d}x.

정답·풀이 보기

(a) cos⁡x\cos x 의 부정적분은 sin⁡x\sin x 이고, cos⁡x\cos x 는 모든 곳에서 연속이므로 ∫−ππcos⁡x dx=sin⁡(π)−sin⁡(−π)=0\displaystyle\int_{-\pi}^\pi \cos x \ \mathrm{d}x = \sin(\pi)-\sin(-\pi) = 0. (b) sec⁡2x\sec^2 x 는 x=±π2x=\pm\frac{\pi}{2} 에서 불연속이므로, ∫−ππsec⁡2x dx\displaystyle\int_{-\pi}^\pi \sec^2 x \ \mathrm{d}x 에는 미적분학의 기본정리 제2부를 적용할 수 없다. (c) 1x+1\frac{1}{x+1} 은 x=−1x=-1 에서 불연속이므로, ∫−201x+1 dx\displaystyle\int_{-2}^0 \frac{1}{x+1}\ \mathrm{d}x 에는 미적분학의 기본정리 제2부를 적용할 수 없다.

원본 교재 풀이(영어)

(a) The antiderivative of cos⁡x\cos x is sin⁡x\sin x, and cos⁡x\cos x is continuous everywhere, so ∫−ππcos⁡x dx=sin⁡(π)−sin⁡(−π)=0\displaystyle\int_{-\pi}^\pi \cos x \ \mathrm{d}x = \sin(\pi)-\sin(-\pi) = 0. (b) Since sec⁡2x\sec^2 x is discontinuous at x=±π2x=\pm\frac{\pi}{2}, the Fundamental Theorem of Calculus Part 2 does not apply to ∫−ππsec⁡2x dx\displaystyle\int_{-\pi}^\pi \sec^2 x \ \mathrm{d}x. (c) Since 1x+1\frac{1}{x+1} is discontinuous at x=−1x=-1, the Fundamental Theorem of Calculus Part 2 does not apply to ∫−201x+1 dx\displaystyle\int_{-2}^0 \frac{1}{x+1}\ \mathrm{d}x.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.3절 · 5번
# 미적분의 기본정리계산기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)