문제 은행 · 미적분 · 미적분Ⅰ · 적분

부정적분의 뜻과 계산

미분하면 f가 되는 함수를 찾고, 부정적분 공식으로 계산한다

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

100문제 · 5 / 5쪽

81.APEX · 5.1절 · 22번우리말 번역

연습문제 9–27에서 주어진 부정적분의 값을 구하세요.

∫5t2 dt\displaystyle \int \frac{5^t}{2}\ dt

영어 원문 보기

In Exercises 9–27, evaluate the given indefinite integral.

∫5t2 dt\displaystyle \int \frac{5^t}{2}\ dt

답 쓰고 채점

부정적분은 끝에 「+ C」 도 붙여요

정답·풀이 보기

5t2ln⁡5+C\frac{5^t}{2\ln 5}+C

원본 교재 풀이(영어)

5t2ln⁡5+C\frac{5^t}{2\ln 5}+C

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.10절 · 29번
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
82.APEX · 5.1절 · 23번우리말 번역

연습문제 9–27에서 주어진 부정적분의 값을 구하세요.

∫(2t+3)2 dt\displaystyle \int (2t+3)^2\ dt

영어 원문 보기

In Exercises 9–27, evaluate the given indefinite integral.

∫(2t+3)2 dt\displaystyle \int (2t+3)^2\ dt

답 쓰고 채점

부정적분은 끝에 「+ C」 도 붙여요

정답·풀이 보기

4/3t3+6t2+9t+C4/3t^3+6t^2+9t+C

원본 교재 풀이(영어)

4/3t3+6t2+9t+C4/3t^3+6t^2+9t+C

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.10절 · 57번
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
83.APEX · 5.1절 · 24번우리말 번역

연습문제 9–27에서 주어진 부정적분을 구하세요.

∫(t2+3)(t3−2t) dt\displaystyle \int (t^2+3)(t^3-2t)\ dt

영어 원문 보기

In Exercises 9–27, evaluate the given indefinite integral.

∫(t2+3)(t3−2t) dt\displaystyle \int (t^2+3)(t^3-2t)\ dt

답 쓰고 채점

부정적분은 끝에 「+ C」 도 붙여요

정답·풀이 보기

t6/6+t4/4−3t2+Ct^6/6+t^4/4-3t^2+C

원본 교재 풀이(영어)

t6/6+t4/4−3t2+Ct^6/6+t^4/4-3t^2+C

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.10절 · 15번
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
84.APEX · 5.1절 · 25번우리말 번역

연습문제 9–27에서 주어진 부정적분의 값을 구하세요.

∫x2x3 dx\displaystyle \int x^2x^3\ dx

영어 원문 보기

In Exercises 9–27, evaluate the given indefinite integral.

∫x2x3 dx\displaystyle \int x^2x^3\ dx

답 쓰고 채점

부정적분은 끝에 「+ C」 도 붙여요

정답·풀이 보기

x6/6+Cx^6/6+C

원본 교재 풀이(영어)

x6/6+Cx^6/6+C

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.10절 · 13번
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
85.APEX · 5.1절 · 26번우리말 번역

연습문제 9–27에서 주어진 부정적분의 값을 구하세요.

∫eπ dx\displaystyle \int e^\pi\ dx

영어 원문 보기

In Exercises 9–27, evaluate the given indefinite integral.

∫eπ dx\displaystyle \int e^\pi\ dx

답 쓰고 채점

부정적분은 끝에 「+ C」 도 붙여요

정답·풀이 보기

eπx+Ce^\pi x+C

원본 교재 풀이(영어)

eπx+Ce^\pi x+C

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.10절 · 45번
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
86.APEX · 5.1절 · 27번우리말 번역

연습문제 9–27에서 주어진 부정적분의 값을 구하세요.

∫a dx\displaystyle \int a\ dx

영어 원문 보기

In Exercises 9–27, evaluate the given indefinite integral.

∫a dx\displaystyle \int a\ dx

답 쓰고 채점

부정적분은 끝에 「+ C」 도 붙여요

정답·풀이 보기

ax+Cax+C

원본 교재 풀이(영어)

ax+Cax+C

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.10절 · 1번
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
87.APEX · 5.1절 · 29번우리말 번역

연습문제 29–39에서 주어진 초깃값 문제로 나타내어지는 f(x)f(x)를 구하세요.

f ′(x)=sin⁡xf\,'(x) = \sin x 이고 f(0)=2f(0)= 2

영어 원문 보기

In Exercises 29–39, find f(x)f(x) described by the given initial value problem.

f ′(x)=sin⁡xf\,'(x) = \sin x and f(0)=2f(0)= 2

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

−cos⁡x+3-\cos x+3

원본 교재 풀이(영어)

−cos⁡x+3-\cos x+3

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 4.1절 · 1번
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
88.APEX · 5.1절 · 30번우리말 번역

연습문제 29–39에서 주어진 초깃값 문제로 나타내어지는 f(x)f(x)를 구하세요.

f ′(x)=5exf\,'(x) = 5e^x 이고 f(0)=10f(0)= 10

영어 원문 보기

In Exercises 29–39, find f(x)f(x) described by the given initial value problem.

f ′(x)=5exf\,'(x) = 5e^x and f(0)=10f(0)= 10

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

5ex+55e^x+5

원본 교재 풀이(영어)

5ex+55e^x+5

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 5.1절 · 7번
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
89.APEX · 5.1절 · 31번우리말 번역

연습문제 29–39에서, 주어진 초깃값 문제로 나타내어지는 f(x)f(x) 를 구하세요.

f ′(x)=4x3−3x2f\,'(x) = 4x^3-3x^2 이고 f(−1)=9f(-1)= 9

영어 원문 보기

In Exercises 29–39, find f(x)f(x) described by the given initial value problem.

f ′(x)=4x3−3x2f\,'(x) = 4x^3-3x^2 and f(−1)=9f(-1)= 9

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

x4−x3+7x^4-x^3+7

원본 교재 풀이(영어)

x4−x3+7x^4-x^3+7

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 5.1절 · 1번
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
90.APEX · 5.1절 · 32번우리말 번역

연습문제 29–39에서, 주어진 초깃값 문제로 나타내어지는 f(x)f(x) 를 구하세요.

f ′(x)=sec⁡2xf\,'(x) = \sec^2 x 이고 f(π/4)=5f(\pi/4)= 5

영어 원문 보기

In Exercises 29–39, find f(x)f(x) described by the given initial value problem.

f ′(x)=sec⁡2xf\,'(x) = \sec^2 x and f(π/4)=5f(\pi/4)= 5

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

tan⁡x+4\tan x + 4

원본 교재 풀이(영어)

tan⁡x+4\tan x + 4

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.10절 · 31번
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
91.APEX · 5.1절 · 33번우리말 번역

연습문제 29–39에서, 주어진 초깃값 문제로 나타내어지는 f(x)f(x) 를 구하세요.

f ′(x)=7xf\,'(x) = 7^x 이고 f(2)=1f(2)= 1

영어 원문 보기

In Exercises 29–39, find f(x)f(x) described by the given initial value problem.

f ′(x)=7xf\,'(x) = 7^x and f(2)=1f(2)= 1

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

7x/ln⁡7+1−49/ln⁡77^x/\ln 7 + 1-49/\ln 7

원본 교재 풀이(영어)

7x/ln⁡7+1−49/ln⁡77^x/\ln 7 + 1-49/\ln 7

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 5.1절 · 7번
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
92.APEX · 5.1절 · 34번우리말 번역

연습문제 29–39에서, 주어진 초깃값 문제로 나타내어지는 f(x)f(x) 를 구하세요.

f ′′(x)=5f\,''(x) = 5 이고 f ′(0)=7f\,'(0)= 7, f(0)=3f(0) = 3

영어 원문 보기

In Exercises 29–39, find f(x)f(x) described by the given initial value problem.

f ′′(x)=5f\,''(x) = 5 and f ′(0)=7f\,'(0)= 7, f(0)=3f(0) = 3

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

5/2x2+7x+35/2x^2+7x+3

원본 교재 풀이(영어)

5/2x2+7x+35/2x^2+7x+3

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 4.1절 · 1번
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
93.APEX · 5.1절 · 35번우리말 번역

연습문제 29–39에서, 주어진 초깃값 문제로 나타내어지는 f(x)f(x) 를 구하세요.

f ′′(x)=7xf\,''(x) = 7x 이고 f ′(1)=−1f\,'(1)= -1, f(1)=10f(1) = 10

영어 원문 보기

In Exercises 29–39, find f(x)f(x) described by the given initial value problem.

f ′′(x)=7xf\,''(x) = 7x and f ′(1)=−1f\,'(1)= -1, f(1)=10f(1) = 10

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

7x36−9x2+403\frac{7 x^3}{6}-\frac{9 x}{2}+\frac{40}{3}

원본 교재 풀이(영어)

7x36−9x2+403\frac{7 x^3}{6}-\frac{9 x}{2}+\frac{40}{3}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 5.1절 · 5번
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
94.APEX · 5.1절 · 36번우리말 번역

연습문제 29–39에서 주어진 초깃값 문제로 나타내어지는 f(x)f(x) 를 구하세요.

f ′′(x)=5exf\,''(x) = 5e^x 이고 f ′(0)=3f\,'(0)= 3, f(0)=5f(0) = 5

영어 원문 보기

In Exercises 29–39, find f(x)f(x) described by the given initial value problem.

f ′′(x)=5exf\,''(x) = 5e^x and f ′(0)=3f\,'(0)= 3, f(0)=5f(0) = 5

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

5ex−2x5e^x-2x

원본 교재 풀이(영어)

5ex−2x5e^x-2x

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 4.1절 · 20번
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
95.APEX · 5.1절 · 37번우리말 번역

연습문제 29–39에서 주어진 초깃값 문제로 나타내어지는 f(x)f(x) 를 구하세요.

f ′′(θ)=sin⁡θf\,''(\theta) = \sin \theta 이고 f ′(π)=2f\,'(\pi)= 2, f(π)=4f(\pi) = 4

영어 원문 보기

In Exercises 29–39, find f(x)f(x) described by the given initial value problem.

f ′′(θ)=sin⁡θf\,''(\theta) = \sin \theta and f ′(π)=2f\,'(\pi)= 2, f(π)=4f(\pi) = 4

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

θ−sin⁡(θ)−π+4\theta-\sin (\theta)-\pi +4

원본 교재 풀이(영어)

θ−sin⁡(θ)−π+4\theta-\sin (\theta)-\pi +4

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.10절 · 17번
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
96.APEX · 5.1절 · 38번우리말 번역

연습문제 29–39에서 주어진 초깃값 문제로 나타내어지는 f(x)f(x) 를 구하세요.

f ′′(x)=24x2+2x−cos⁡xf\,''(x) = 24x^2+2^x-\cos x 이고 f ′(0)=5f\,'(0)= 5, f(0)=0f(0) = 0

영어 원문 보기

In Exercises 29–39, find f(x)f(x) described by the given initial value problem.

f ′′(x)=24x2+2x−cos⁡xf\,''(x) = 24x^2+2^x-\cos x and f ′(0)=5f\,'(0)= 5, f(0)=0f(0) = 0

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

2x4+cos⁡x+2x(ln⁡2)2+(5−1ln⁡2)x−1−1(ln⁡2)22x^4+\cos x+\frac{2^x}{(\ln 2)^2}+(5-\frac1{\ln 2})x -1 - \frac{1}{(\ln 2)^2}

원본 교재 풀이(영어)

2x4+cos⁡x+2x(ln⁡2)2+(5−1ln⁡2)x−1−1(ln⁡2)22x^4+\cos x+\frac{2^x}{(\ln 2)^2}+(5-\frac1{\ln 2})x -1 - \frac{1}{(\ln 2)^2}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.10절 · 53번
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
97.APEX · 5.1절 · 39번우리말 번역

연습문제 29–39에서 주어진 초깃값 문제로 나타내어지는 f(x)f(x) 를 구하세요.

f ′′(x)=0f\,''(x) = 0 이고 f ′(1)=3f\,'(1)= 3, f(1)=1f(1) = 1

영어 원문 보기

In Exercises 29–39, find f(x)f(x) described by the given initial value problem.

f ′′(x)=0f\,''(x) = 0 and f ′(1)=3f\,'(1)= 3, f(1)=1f(1) = 1

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

3x−23x-2

원본 교재 풀이(영어)

3x−23x-2

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.10절 · 7번
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
98.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
99.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
100.CLP-1 · 4.1절 · 20번우리말 번역

f(x)=2sin⁡−1xf(x)=2\sin^{-1}\sqrt{x}, g(x)=sin⁡−1(2x−1)g(x)=\sin^{-1}(2x-1) 이라 하자. f(x)−g(x)f(x)-g(x) 의 도함수를 구하고 답을 간단히 하세요. 이 답은 f(x)f(x) 와 g(x)g(x) 사이의 관계에 대해 무엇을 뜻하는지 설명하세요.

영어 원문 보기

Let f(x)=2sin⁡−1xf(x)=2\sin^{-1}\sqrt{x} and g(x)=sin⁡−1(2x−1)g(x)=\sin^{-1}(2x-1). Find the derivative of f(x)−g(x)f(x)-g(x) and simplify your answer. What does the answer imply about the relation between f(x)f(x) and g(x)g(x)?

정답·풀이 보기

연쇄 법칙을 이용하여 f(x)f(x) 와 g(x)g(x) 를 미분한다. ddx{arcsin⁡(x)}=11−x2\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\arcsin(x)\right\}=\dfrac{1}{\sqrt{1-x^2}} 임을 떠올리자.

f′(x)=21−x2⋅ddxx=21−x⋅12x=1x−x2g′(x)=11−(2x−1)2⋅ddx{2x−1}=21−4x2+4x−1=1x−x2\begin{aligned} f'(x)&=\frac{2}{\sqrt{1- \sqrt{x}^2}}\cdot\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} \sqrt{x}\\ &=\frac{2}{\sqrt{1-x}}\cdot\frac{1}{2\sqrt{x}}\\ &=\frac{1}{\sqrt{x-x^2}}\\ g'(x)&=\frac{1}{\sqrt{1- (2x-1)^2}}\cdot\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{ 2x-1\}\\ &=\frac{2}{\sqrt{1-4x^2+4x-1}}\\ &=\frac{1}{\sqrt{x-x^2}}\\ \end{aligned}

따라서 f(x)−g(x)f(x)-g(x) 의 도함수는 00 이고, 이는 f(x)f(x) 와 g(x)g(x) 가 상수만큼만 차이가 남을 뜻한다. 다소 놀라운 결과일 수도 있다!

참고: f(x)f(x) 와 g(x)g(x) 가 상수만큼만 차이가 난다는 것을 보이는 데 미적분은 필요하지 않다. θ=sin⁡−1x\theta=\sin^{-1}\sqrt{x} 로 놓으면 sin⁡θ=x\sin\theta=\sqrt{x} 이고 f(x)=2θf(x) = 2\theta 이다. 그러면 sin⁡[f(x)−π2]=−cos⁡f(x)=−cos⁡2θ=−[1−2sin⁡2θ]=2sin⁡2θ−1=2x−1\sin \left[f(x)-\frac{\pi}{2}\right]=-\cos f(x) =-\cos 2\theta=-[1-2\sin^2\theta] =2\sin^2\theta -1=2x-1 처음 식과 마지막 식에 아크사인을 취하여 f(x)−π2=arcsin⁡(2x−1)=g(x)f(x)-\dfrac{\pi}{2}=\arcsin(2x-1)=g(x) 라고 결론짓는 것이 목표이다. 그러나 arcsin⁡(sin⁡[f(x)−π2])=f(x)−π2\arcsin\left(\sin\left[f(x)-\dfrac{\pi}{2}\right]\right)=f(x)-\dfrac{\pi}{2} 라고 말하기 전에, −π2≤f(x)−π2≤π2-\dfrac{\pi}{2} \leq f(x)-\dfrac{\pi}{2}\leq\dfrac{\pi}{2} 임을 확인해야 한다. 즉 0≤f(x)≤π0 \leq f(x) \leq \pi 임을 보여야 한다.

0≤θ≤π20\le\theta\le\frac{\pi}{2} 이므로 (sin⁡−1\sin^{-1} 의 값은 항상 −π2-\frac{\pi}{2} 와 π2\frac{\pi}{2} 사이에 있고 x≥0\sqrt{x}\ge 0 이기 때문이다), 0≤f(x)=2θ≤π0\le f(x)=2\theta\le \pi 이다. 따라서 f(x)−π2=arcsin⁡(sin⁡[f(x)−π2])=arcsin⁡(2x+1)=g(x).f(x)-\dfrac{\pi}{2}=\arcsin\left(\sin\left[f(x)-\dfrac{\pi}{2}\right]\right)=\arcsin(2x+1)=g(x).

원본 교재 풀이(영어)

We differentiate f(x)f(x) and g(x)g(x) using the chain rule. Recall ddx{arcsin⁡(x)}=11−x2\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\arcsin(x)\right\}=\dfrac{1}{\sqrt{1-x^2}}.

f′(x)=21−x2⋅ddxx=21−x⋅12x=1x−x2g′(x)=11−(2x−1)2⋅ddx{2x−1}=21−4x2+4x−1=1x−x2\begin{aligned} f'(x)&=\frac{2}{\sqrt{1- \sqrt{x}^2}}\cdot\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} \sqrt{x}\\ &=\frac{2}{\sqrt{1-x}}\cdot\frac{1}{2\sqrt{x}}\\ &=\frac{1}{\sqrt{x-x^2}}\\ g'(x)&=\frac{1}{\sqrt{1- (2x-1)^2}}\cdot\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{ 2x-1\}\\ &=\frac{2}{\sqrt{1-4x^2+4x-1}}\\ &=\frac{1}{\sqrt{x-x^2}}\\ \end{aligned}

So, the derivative of f(x)−g(x)f(x)-g(x) is 00, which implies that f(x)f(x) and g(x)g(x) differ by a constant–perhaps a surprising result!

Remark: we don't need calculus to show that f(x)f(x) and g(x)g(x) only differ by a constant. Define θ=sin⁡−1x\theta=\sin^{-1}\sqrt{x}, so that sin⁡θ=x\sin\theta=\sqrt{x} and f(x)=2θf(x) = 2\theta , and then sin⁡[f(x)−π2]=−cos⁡f(x)=−cos⁡2θ=−[1−2sin⁡2θ]=2sin⁡2θ−1=2x−1\sin \left[f(x)-\frac{\pi}{2}\right]=-\cos f(x) =-\cos 2\theta=-[1-2\sin^2\theta] =2\sin^2\theta -1=2x-1 Our goal is to take the arcsine of the first and last expressions and conclude f(x)−π2=arcsin⁡(2x−1)=g(x)f(x)-\dfrac{\pi}{2}=\arcsin(2x-1)=g(x). However, before we can say arcsin⁡(sin⁡[f(x)−π2])=f(x)−π2\arcsin\left(\sin\left[f(x)-\dfrac{\pi}{2}\right]\right)=f(x)-\dfrac{\pi}{2}, we have to check that −π2≤f(x)−π2≤π2-\dfrac{\pi}{2} \leq f(x)-\dfrac{\pi}{2}\leq\dfrac{\pi}{2}. That is, we need to show that 0≤f(x)≤π0 \leq f(x) \leq \pi.

As 0≤θ≤π20\le\theta\le\frac{\pi}{2} (since sin⁡−1\sin^{-1} always takes values between −π2-\frac{\pi}{2} and π2\frac{\pi}{2} and since x≥0\sqrt{x}\ge 0), we have that 0≤f(x)=2θ≤π0\le f(x)=2\theta\le \pi. So, f(x)−π2=arcsin⁡(sin⁡[f(x)−π2])=arcsin⁡(2x+1)=g(x).f(x)-\dfrac{\pi}{2}=\arcsin\left(\sin\left[f(x)-\dfrac{\pi}{2}\right]\right)=\arcsin(2x+1)=g(x).

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 4.10절 · 59번
# 부정적분의 뜻과 계산계산도전자동 분류