문제 은행 · 미적분 · 미적분Ⅰ · 적분

미적분의 기본정리

부정적분 F로 정적분 F(b)−F(a)를 계산하고, 적분과 미분의 관계를 이해한다

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

10문제 · 1 / 1쪽

1.CLP-2 · 1.3절 · 20번우리말 번역

∫02(x3+sin⁡x) dx\displaystyle\int_0^2 \big(x^3+\sin x)\,\mathrm{d}x 의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

Evaluate ∫02(x3+sin⁡x) dx\displaystyle\int_0^2 \big(x^3+\sin x)\,\mathrm{d}x.

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

미적분학의 기본정리에 의해

∫02(x3+sin⁡x) dx=[x44−cos⁡x]02=(244−cos⁡2)−(0−cos⁡0)=4−cos⁡2+1=5−cos⁡2.\begin{aligned} \int_0^2 \big(x^3+\sin x)\,\mathrm{d}x &=\left[\frac{x^4}{4}-\cos x\right]_0^2\\ &=\left(\frac{2^4}{4}-\cos 2\right)-\left(0 -\cos 0\right) \\ &= 4-\cos2+1=5-\cos2. \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

By the Fundamental Theorem of Calculus,

∫02(x3+sin⁡x) dx=[x44−cos⁡x]02=(244−cos⁡2)−(0−cos⁡0)=4−cos⁡2+1=5−cos⁡2.\begin{aligned} \int_0^2 \big(x^3+\sin x)\,\mathrm{d}x &=\left[\frac{x^4}{4}-\cos x\right]_0^2\\ &=\left(\frac{2^4}{4}-\cos 2\right)-\left(0 -\cos 0\right) \\ &= 4-\cos2+1=5-\cos2. \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 5장 복습 · 19번
# 미적분의 기본정리계산보통자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
2.CLP-2 · 1.3절 · 22번우리말 번역

∫11+25x2dx\displaystyle\int \dfrac{1}{1+25x^2}\mathrm{d}x 의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

Evaluate ∫11+25x2dx\displaystyle\int \dfrac{1}{1+25x^2}\mathrm{d}x.

답 쓰고 채점

부정적분은 끝에 「+ C」 도 붙여요

정답·풀이 보기

피적분함수는 11+x2\dfrac{1}{1+x^2} 과 비슷한데, 이는 아크탄젠트의 도함수이다. 실제로 다음이 성립한다.

∫11+25x2dx=∫11+(5x)2dx. 따라서 부정적분을 처음에는 다음과 같이 추측해 볼 수 있다. F(x)=?arctan⁡(5x). 그런데 연쇄법칙 때문에 F′(x)=51+(5x)2. 분자를 “고치기" 위해 두 번째로 추측한다: F(x)=15arctan⁡(5x)F′(x)=15(51+(5x)2)=11+25x2따라서,∫11+25x2dx=15arctan⁡(5x)+C.\begin{aligned}\displaystyle\int \dfrac{1}{1+25x^2}\mathrm{d}x &= \int \dfrac{1}{1+(5x)^2}\mathrm{d}x. \\ \text{ 따라서 부정적분을 처음에는 다음과 같이 추측해 볼 수 있다. } \\ F(x) &\stackrel{?}{=} \arctan(5x). \\ \text{ 그런데 연쇄법칙 때문에 } \\ F'(x) &= \dfrac{5}{1+(5x)^2}. \\ \text{ 분자를 ``고치기" 위해 두 번째로 추측한다: } \\ F(x) &= \frac{1}{5}\arctan(5x)\\ F'(x) &= \dfrac{1}{5}\left(\dfrac{5}{1+(5x)^2}\right) = \dfrac{1}{1+25x^2}\\ \text{따라서,}\qquad \displaystyle\int \dfrac{1}{1+25x^2}\mathrm{d}x&=\frac{1}{5}\arctan(5x)+C. \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

The integrand is similar to 11+x2\dfrac{1}{1+x^2}, which is the derivative of arctangent. Indeed, we have

∫11+25x2dx=∫11+(5x)2dx. So, a reasonable first guess for the antiderivative might be F(x)=?arctan⁡(5x). However, because of the chain rule, F′(x)=51+(5x)2. In order to “fix" the numerator, we make a second guess: F(x)=15arctan⁡(5x)F′(x)=15(51+(5x)2)=11+25x2So,∫11+25x2dx=15arctan⁡(5x)+C.\begin{aligned}\displaystyle\int \dfrac{1}{1+25x^2}\mathrm{d}x &= \int \dfrac{1}{1+(5x)^2}\mathrm{d}x. \\ \text{ So, a reasonable first guess for the antiderivative might be } \\ F(x) &\stackrel{?}{=} \arctan(5x). \\ \text{ However, because of the chain rule, } \\ F'(x) &= \dfrac{5}{1+(5x)^2}. \\ \text{ In order to ``fix" the numerator, we make a second guess: } \\ F(x) &= \frac{1}{5}\arctan(5x)\\ F'(x) &= \dfrac{1}{5}\left(\dfrac{5}{1+(5x)^2}\right) = \dfrac{1}{1+25x^2}\\ \text{So,}\qquad \displaystyle\int \dfrac{1}{1+25x^2}\mathrm{d}x&=\frac{1}{5}\arctan(5x)+C. \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.3절 · 20번
# 미적분의 기본정리계산보통자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
3.CLP-2 · 1.3절 · 23번우리말 번역

∫12−x2dx\displaystyle\int \dfrac{1}{\sqrt{2-x^2}}\mathrm{d}x 의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

Evaluate ∫12−x2dx\displaystyle\int \dfrac{1}{\sqrt{2-x^2}}\mathrm{d}x.

답 쓰고 채점

부정적분은 끝에 「+ C」 도 붙여요

정답·풀이 보기

피적분함수는 11−x2\dfrac{1}{\sqrt{1-x^2}} 와 비슷하다. 부정적분을 추측하기 위해 분모에서 2\sqrt{2} 를 묶어 내자:

∫12−x2dx=∫12(1−x22)dx=∫121−x22dx=∫12⋅11−(x2)2dx이 시점에서 부정적분이 F(x)=arcsin⁡(x2) 와 같은 꼴일 것이라고 추측할 수 있다. 이 가능성을 확인하기 위해 미분하여 무엇을 얻는지 보자.ddx{arcsin⁡(x2)}=12⋅11−(x2)2이것은 우리가 원하는 바로 그 식이다! 따라서∫12−x2dx=arcsin⁡(x2)+C\begin{aligned} \displaystyle\int \dfrac{1}{\sqrt{2-x^2}}\mathrm{d}x&= \displaystyle\int \dfrac{1}{\sqrt{2\left(1-\frac{x^2}{2}\right)}}\mathrm{d}x\\ &=\displaystyle\int \dfrac{1}{ \sqrt{2}\sqrt{1-\frac{x^2}{2}}}\mathrm{d}x\\ &= \int\frac{1}{\sqrt{2}}\cdot \dfrac{1}{ \sqrt{1-\left(\dfrac{x}{\sqrt2}\right)^2}}\mathrm{d}x\\ \\ \text{이 시점에서 부정적분이 $F(x) = \arcsin\left(\dfrac{x}{\sqrt{2}}\right)$ 와 같은 꼴일 것이라고 추측할 수 있다. 이 가능성을 확인하기 위해 미분하여 무엇을 얻는지 보자.} \\ \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\arcsin\left(\dfrac{x}{\sqrt{2}}\right)\right\}&=\frac{1}{\sqrt{2}}\cdot\dfrac{1}{\sqrt{1-\left(\dfrac{x}{\sqrt{2}}\right)^2}} \\ \text{이것은 우리가 원하는 바로 그 식이다! 따라서} \\ \int \dfrac{1}{\sqrt{2-x^2}}\mathrm{d}x&=\arcsin\left(\dfrac{x}{\sqrt2}\right)+C \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

The integrand is similar to 11−x2\dfrac{1}{\sqrt{1-x^2}}. In order to formulate a guess for the antiderivative, let's factor out 2\sqrt{2} from the denominator:

∫12−x2dx=∫12(1−x22)dx=∫121−x22dx=∫12⋅11−(x2)2dxAt this point, we might guess that our antiderivative is something like F(x)=arcsin⁡(x2). To explore this possibility, we can differentiate, and see what we get.ddx{arcsin⁡(x2)}=12⋅11−(x2)2This is exactly what we want! So,∫12−x2dx=arcsin⁡(x2)+C\begin{aligned} \displaystyle\int \dfrac{1}{\sqrt{2-x^2}}\mathrm{d}x&= \displaystyle\int \dfrac{1}{\sqrt{2\left(1-\frac{x^2}{2}\right)}}\mathrm{d}x\\ &=\displaystyle\int \dfrac{1}{ \sqrt{2}\sqrt{1-\frac{x^2}{2}}}\mathrm{d}x\\ &= \int\frac{1}{\sqrt{2}}\cdot \dfrac{1}{ \sqrt{1-\left(\dfrac{x}{\sqrt2}\right)^2}}\mathrm{d}x\\ \\ \text{At this point, we might guess that our antiderivative is something like $F(x) = \arcsin\left(\dfrac{x}{\sqrt{2}}\right)$. To explore this possibility, we can differentiate, and see what we get.} \\ \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\arcsin\left(\dfrac{x}{\sqrt{2}}\right)\right\}&=\frac{1}{\sqrt{2}}\cdot\dfrac{1}{\sqrt{1-\left(\dfrac{x}{\sqrt{2}}\right)^2}} \\ \text{This is exactly what we want! So,} \\ \int \dfrac{1}{\sqrt{2-x^2}}\mathrm{d}x&=\arcsin\left(\dfrac{x}{\sqrt2}\right)+C \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.3절 · 22번
# 미적분의 기본정리계산보통자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
4.CLP-2 · 1.3절 · 24번우리말 번역

∫tan⁡2x dx\displaystyle\int \tan^2 x \ \mathrm{d}x 의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

Evaluate ∫tan⁡2x dx\displaystyle\int \tan^2 x \ \mathrm{d}x.

답 쓰고 채점

부정적분은 끝에 「+ C」 도 붙여요

정답·풀이 보기

∫sec⁡2x dx=tan⁡x+C\int \sec^2 x\ \mathrm{d}x = \tan x +C 이고 sec⁡2x=tan⁡2x+1\sec^2x = \tan^2 x + 1 이므로

∫tan⁡2x dx=∫sec⁡2x−1 dx=∫sec⁡2x dx−∫1 dx=tan⁡x−x+C\begin{aligned} \int \tan^2 x\ \mathrm{d}x &= \int \sec^2x - 1 \ \mathrm{d}x\\ &=\int \sec^2 x \ \mathrm{d}x - \int 1 \ \mathrm{d}x\\ &=\tan x - x + C \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

We know that ∫sec⁡2x dx=tan⁡x+C\int \sec^2 x\ \mathrm{d}x = \tan x +C, and sec⁡2x=tan⁡2x+1\sec^2x = \tan^2 x + 1, so

∫tan⁡2x dx=∫sec⁡2x−1 dx=∫sec⁡2x dx−∫1 dx=tan⁡x−x+C\begin{aligned} \int \tan^2 x\ \mathrm{d}x &= \int \sec^2x - 1 \ \mathrm{d}x\\ &=\int \sec^2 x \ \mathrm{d}x - \int 1 \ \mathrm{d}x\\ &=\tan x - x + C \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.3절 · 23번
# 미적분의 기본정리계산보통자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
5.CLP-2 · 1.3절 · 25번우리말 번역

∫3sin⁡xcos⁡x dx\displaystyle\int 3 \sin x \cos x \ \mathrm{d}x 의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

Evaluate ∫3sin⁡xcos⁡x dx\displaystyle\int 3 \sin x \cos x \ \mathrm{d}x.

정답·풀이 보기
  • 풀이 1: 이 식은 언뜻 익숙한 함수의 도함수처럼 보이지는 않지만, 익숙한 삼각함수 항등식의 절반처럼 보인다. 2sin⁡xcos⁡x=sin⁡(2x)2\sin x \cos x = \sin(2x).

∫3sin⁡xcos⁡x dx=∫32⋅2sin⁡xcos⁡x dx=∫32sin⁡(2x) dx따라서 부정적분이 −cos⁡(2x) 와 비슷한 꼴일 것이라고 짐작할 수 있다. 상수만 정하면 된다.ddx{−cos⁡(2x)}=2sin⁡(2x)따라서,ddx{−34cos⁡(2x)}=32sin⁡(2x)그러므로,∫3sin⁡xcos⁡x dx=−34cos⁡(2x)+C\begin{aligned} \int 3 \sin x \cos x \ \mathrm{d}x&=\int \frac{3}{2}\cdot 2\sin x \cos x \ \mathrm{d}x\\ &=\int \frac{3}{2} \sin(2x)\ \mathrm{d}x \\ \text{따라서 부정적분이 $-\cos(2x)$ 와 비슷한 꼴일 것이라고 짐작할 수 있다. 상수만 정하면 된다.} \\ \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{-\cos(2x)\}&=2\sin(2x)\\ \text{따라서,}\qquad \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{-\frac{3}{4}\cos(2x)\right\}&=\frac{3}{2}\sin(2x)\\ \text{그러므로,}\qquad \int 3\sin x \cos x\ \mathrm{d}x&=-\frac{3}{4}\cos(2x)+C \end{aligned}

  • 풀이 2: cos⁡x\cos x 가 sin⁡x\sin x 의 도함수이므로, 피적분함수가 연쇄 법칙에서 나온 식처럼 보인다는 점을 알아챌 수 있다. 이를 이용하여 부정적분을 구할 수 있다.

ddx{sin⁡2x}=2sin⁡xcos⁡xddx{32sin⁡2x}=3sin⁡xcos⁡x따라서,∫3sin⁡xcos⁡x dx=32sin⁡2x+C\begin{aligned} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\sin^2 x\right\}&=2\sin x \cos x\\ \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\frac{3}{2}\sin^2 x\right\}&=3\sin x \cos x\\ \text{따라서,}\qquad \int 3\sin x \cos x \ \mathrm{d}x&=\frac{3}{2}\sin^2 x+C \end{aligned}

이 두 답은 서로 다르게 보인다. 항등식 cos⁡(2x)=1−2sin⁡2(x)\cos(2x)=1 - 2 \sin^2(x) 을 이용하면 두 답이 같음을 알 수 있다.

−34cos⁡(2x)+C=−34(1−2sin⁡2x)+C=32sin⁡2x+(C−34)\begin{aligned} -\frac{3}{4}\cos(2x)+C&= -\frac{3}{4}\left(1-2\sin^2x\right)+C\\ &=\frac{3}{2}\sin^2 x + \left(C-\frac{3}{4}\right) \end{aligned}

여기서 34\frac{3}{4} 은 중요하지 않다. CC 는 −∞-\infty 와 +∞+\infty 사이의 어떤 값이든 가질 수 있는 상수를 나타낸다는 것을 기억하자. 따라서 C−34C-\frac{3}{4} 도 −∞-\infty 와 +∞+\infty 사이의 어떤 값이든 가질 수 있는 상수일 뿐이다. 우리가 구한 두 답은 상수만큼 차이가 나므로 서로 같다.

원본 교재 풀이(영어)
  • Solution 1: This might not obviously look like the derivative of anything familiar, but it does look like half of a familiar trig identity: 2sin⁡xcos⁡x=sin⁡(2x)2\sin x \cos x = \sin(2x).

∫3sin⁡xcos⁡x dx=∫32⋅2sin⁡xcos⁡x dx=∫32sin⁡(2x) dxSo, we might guess that the antiderivative is something like −cos⁡(2x). We only need to figure out the constants.ddx{−cos⁡(2x)}=2sin⁡(2x)So,ddx{−34cos⁡(2x)}=32sin⁡(2x)Therefore,∫3sin⁡xcos⁡x dx=−34cos⁡(2x)+C\begin{aligned} \int 3 \sin x \cos x \ \mathrm{d}x&=\int \frac{3}{2}\cdot 2\sin x \cos x \ \mathrm{d}x\\ &=\int \frac{3}{2} \sin(2x)\ \mathrm{d}x \\ \text{So, we might guess that the antiderivative is something like $-\cos(2x)$. We only need to figure out the constants.} \\ \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{-\cos(2x)\}&=2\sin(2x)\\ \text{So,}\qquad \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{-\frac{3}{4}\cos(2x)\right\}&=\frac{3}{2}\sin(2x)\\ \text{Therefore,}\qquad \int 3\sin x \cos x\ \mathrm{d}x&=-\frac{3}{4}\cos(2x)+C \end{aligned}

  • Solution 2: You might notice that the integrand looks like it came from the chain rule, since cos⁡x\cos x is the derivative of sin⁡x\sin x. Using this observation, we can work out the antideriative:

ddx{sin⁡2x}=2sin⁡xcos⁡xddx{32sin⁡2x}=3sin⁡xcos⁡xSo,∫3sin⁡xcos⁡x dx=32sin⁡2x+C\begin{aligned} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\sin^2 x\right\}&=2\sin x \cos x\\ \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\frac{3}{2}\sin^2 x\right\}&=3\sin x \cos x\\ \text{So,}\qquad \int 3\sin x \cos x \ \mathrm{d}x&=\frac{3}{2}\sin^2 x+C \end{aligned}

These two answers look different. Using the identity cos⁡(2x)=1−2sin⁡2(x)\cos(2x)=1 - 2 \sin^2(x), we reconcile them:

−34cos⁡(2x)+C=−34(1−2sin⁡2x)+C=32sin⁡2x+(C−34)\begin{aligned} -\frac{3}{4}\cos(2x)+C&= -\frac{3}{4}\left(1-2\sin^2x\right)+C\\ &=\frac{3}{2}\sin^2 x + \left(C-\frac{3}{4}\right) \end{aligned}

The 34\frac{3}{4} here is not significant. Remember that CC is used to designate a constant that can take any value between −∞-\infty and +∞+\infty. So C−34C-\frac{3}{4} is also just a constant that can take any value between −∞-\infty and +∞+\infty. As the two answers we found differ by a constant, they are equivalent.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.3절 · 24번
# 미적분의 기본정리계산보통자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
6.CLP-2 · 1.3절 · 26번우리말 번역

∫cos⁡2x dx\displaystyle\int \cos^2 x \ \mathrm{d}x 의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

Evaluate ∫cos⁡2x dx\displaystyle\int \cos^2 x \ \mathrm{d}x.

답 쓰고 채점

부정적분은 끝에 「+ C」 도 붙여요

정답·풀이 보기

어떤 함수의 도함수가 cos⁡2x\cos^2 x 인지는 바로 알기 어렵지만, 항등식 cos⁡2x=1+cos⁡(2x)2\cos^2 x = \dfrac{1+\cos(2x)}{2} 를 이용하면 상황을 조금 더 분명하게 할 수 있다:

∫cos⁡2x dx=∫12⋅(1+cos⁡(2x)) dx=∫12 dx+∫12cos⁡(2x) dx=12x+C+∫12cos⁡(2x) dx나머지 적분에 대해서는 F(x)=sin⁡(2x) 와 같은 꼴을 짐작해 볼 수 있다. 알맞은 상수를 찾아보자:ddx{sin⁡(2x)}=2cos⁡(2x)ddx{14sin⁡(2x)}=12cos⁡(2x)따라서,∫12cos⁡(2x) dx=14sin⁡(2x)+C그러므로,∫cos⁡2x dx=12x+14sin⁡(2x)+C\begin{aligned} \int \cos^2 x \ \mathrm{d}x&=\int \frac{1}{2}\cdot \left(1+\cos(2x)\right)\ \mathrm{d}x\\ &=\int \frac{1}{2}\ \mathrm{d}x + \int \frac{1}{2}\cos(2x)\ \mathrm{d}x\\ &=\frac{1}{2}x + C+ \int \frac{1}{2}\cos(2x)\ \mathrm{d}x \\ \text{나머지 적분에 대해서는 $F(x) = \sin(2x)$ 와 같은 꼴을 짐작해 볼 수 있다. 알맞은 상수를 찾아보자:} \\ \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{ \sin(2x) \right\}&=2\cos(2x)\\ \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{ \frac{1}{4}\sin(2x) \right\}&=\frac{1}{2}\cos(2x)\\ \text{따라서,}\qquad \int \frac{1}{2}\cos(2x)\ \mathrm{d}x &=\frac{1}{4}\sin(2x)+C\\ \text{그러므로,}\qquad \int \cos^2 x \ \mathrm{d}x&=\frac{1}{2}x+\frac{1}{4}\sin(2x)+C \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

It's not immediately obvious which function has cos⁡2x\cos^2 x as its derivative, but we can make the situation a little clearer by using the identity cos⁡2x=1+cos⁡(2x)2\cos^2 x = \dfrac{1+\cos(2x)}{2}:

∫cos⁡2x dx=∫12⋅(1+cos⁡(2x)) dx=∫12 dx+∫12cos⁡(2x) dx=12x+C+∫12cos⁡(2x) dxFor the remaining integral, we might guess something like F(x)=sin⁡(2x). Let’s figure out the appropriate constant:ddx{sin⁡(2x)}=2cos⁡(2x)ddx{14sin⁡(2x)}=12cos⁡(2x)So,∫12cos⁡(2x) dx=14sin⁡(2x)+CTherefore,∫cos⁡2x dx=12x+14sin⁡(2x)+C\begin{aligned} \int \cos^2 x \ \mathrm{d}x&=\int \frac{1}{2}\cdot \left(1+\cos(2x)\right)\ \mathrm{d}x\\ &=\int \frac{1}{2}\ \mathrm{d}x + \int \frac{1}{2}\cos(2x)\ \mathrm{d}x\\ &=\frac{1}{2}x + C+ \int \frac{1}{2}\cos(2x)\ \mathrm{d}x \\ \text{For the remaining integral, we might guess something like $F(x) = \sin(2x)$. Let's figure out the appropriate constant:} \\ \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{ \sin(2x) \right\}&=2\cos(2x)\\ \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{ \frac{1}{4}\sin(2x) \right\}&=\frac{1}{2}\cos(2x)\\ \text{So,}\qquad \int \frac{1}{2}\cos(2x)\ \mathrm{d}x &=\frac{1}{4}\sin(2x)+C\\ \text{Therefore,}\qquad \int \cos^2 x \ \mathrm{d}x&=\frac{1}{2}x+\frac{1}{4}\sin(2x)+C \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.3절 · 25번
# 미적분의 기본정리계산보통자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
7.CLP-2 · 1.3절 · 27번우리말 번역

만약

F(x)=∫0xlog⁡(2+sin⁡t) dt그리고G(y)=∫y0log⁡(2+sin⁡t) dtF(x)=\int_0^x \log(2+\sin t)\,\mathrm{d}t\quad\text{그리고}\quad G(y)=\int^0_y \log(2+\sin t)\,\mathrm{d}t

이면, F′(π2)F'\big(\frac{\pi}{2}\big) 와 G′(π2)G'\big(\frac{\pi}{2}\big) 를 구하세요.

영어 원문 보기

If

F(x)=∫0xlog⁡(2+sin⁡t) dtandG(y)=∫y0log⁡(2+sin⁡t) dtF(x)=\int_0^x \log(2+\sin t)\,\mathrm{d}t\quad\text{and}\quad G(y)=\int^0_y \log(2+\sin t)\,\mathrm{d}t

find F′(π2)F'\big(\frac{\pi}{2}\big) and G′(π2)G'\big(\frac{\pi}{2}\big).

정답·풀이 보기

미적분의 기본정리 제1부에 의해,

F′(x)=ddx∫0xlog⁡(2+sin⁡t) dt=log⁡(2+sin⁡x)G′(y)=ddy[−∫0ylog⁡(2+sin⁡t) dt]=−log⁡(2+sin⁡y)\begin{aligned} F'(x)&=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} \int_0^x \log(2+\sin t)\,\mathrm{d}t &&=\log(2+\sin x) \\ G'(y)&=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}y}\bigg[- \int_0^y \log(2+\sin t)\,\mathrm{d}t\bigg] &&=-\log(2+\sin y) \\ \end{aligned}

따라서,

F′(π2)=log⁡3G′(π2)=−log⁡(3)F'\Big(\frac{\pi}{2}\Big)=\log 3\qquad G'\Big(\frac{\pi}{2}\Big)=-\log(3)

원본 교재 풀이(영어)

By the Fundamental Theorem of Calculus Part 1,

F′(x)=ddx∫0xlog⁡(2+sin⁡t) dt=log⁡(2+sin⁡x)G′(y)=ddy[−∫0ylog⁡(2+sin⁡t) dt]=−log⁡(2+sin⁡y)\begin{aligned} F'(x)&=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} \int_0^x \log(2+\sin t)\,\mathrm{d}t &&=\log(2+\sin x) \\ G'(y)&=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}y}\bigg[- \int_0^y \log(2+\sin t)\,\mathrm{d}t\bigg] &&=-\log(2+\sin y) \\ \end{aligned}

So,

F′(π2)=log⁡3G′(π2)=−log⁡(3)F'\Big(\frac{\pi}{2}\Big)=\log 3\qquad G'\Big(\frac{\pi}{2}\Big)=-\log(3)

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.3절 · 26번
# 미적분의 기본정리계산보통자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
8.CLP-2 · 1.3절 · 28번우리말 번역

f(x)=∫1x100(t2−3t+2)e−t2 dtf(x)=\displaystyle\int_1^x 100(t^2-3t+2)e^{-t^2}\ \mathrm{d}t 라고 하자. ff 가 증가하는 구간을 모두 구하세요.

영어 원문 보기

Let f(x)=∫1x100(t2−3t+2)e−t2 dtf(x)=\displaystyle\int_1^x 100(t^2-3t+2)e^{-t^2}\ \mathrm{d}t. Find the interval(s) on which ff is increasing.

정답·풀이 보기

미적분의 기본정리 제1부분에 의해,

f′(x)=100(x2−3x+2)e−x2=100(x−1)(x−2)e−x2f'(x) = 100(x^2-3x+2)e^{-x^2} = 100(x-1)(x-2)e^{-x^2}

f′(x)>0f'(x)>0 일 때마다 f(x)f(x) 는 증가하고 100e−x2100 e^{-x^2} 은 항상 00 보다 엄밀하게 크므로, f(x)f(x) 가 증가하는 것은 (x−1)(x−2)>0(x-1)(x-2)>0 일 때, 그리고 그때에 한한다. 이는 (x−1)(x-1) 과 (x−2)(x-2) 의 부호가 같을 때, 그리고 그때에 한해 성립한다. x>2x>2 이면 둘 다 양수이고 x<1x<1 이면 둘 다 음수이다. 따라서 f(x)f(x) 는 −∞<x<1-\infty<x<1 일 때와 2<x<∞2<x<\infty 일 때 증가한다.

참고: 미적분의 기본정리를 쓰지 않아도, f(x)f(x) 는 1부터 xx 까지 곡선 아래의 넓이이므로, 곡선이 xx 축 위에 있을 때는 (양의 넓이를 더하므로) f(x)f(x) 가 증가하고, 곡선이 xx 축 아래에 있을 때는 (음의 넓이를 더하므로) 감소한다.

원본 교재 풀이(영어)

By the Fundamental Theorem of Calculus Part 1,

f′(x)=100(x2−3x+2)e−x2=100(x−1)(x−2)e−x2f'(x) = 100(x^2-3x+2)e^{-x^2} = 100(x-1)(x-2)e^{-x^2}

As f(x)f(x) is increasing whenever f′(x)>0f'(x)>0 and 100e−x2100 e^{-x^2} is always strictly bigger than 00, we have f(x)f(x) increasing if and only if (x−1)(x−2)>0(x-1)(x-2)>0, which is the case if and only if (x−1)(x-1) and (x−2)(x-2) are of the same sign. Both are positive when x>2x>2 and both are negative when x<1x<1. So f(x)f(x) is increasing when −∞<x<1-\infty<x<1 and when 2<x<∞2<x<\infty.

Remark: even without the Fundamental Theorem of Calculus, since f(x)f(x) is the area under a curve from 1 to xx, f(x)f(x) is increasing when the curve is above the xx-axis (because we're adding positive area), and it's decreasing when the curve is below the xx-axis (because we're adding negative area).

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.3절 · 27번
# 미적분의 기본정리계산보통자동 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 · 34번우리말 번역

x2=1+∫1xf(t) dtx^2=1+\displaystyle\int_1^x f(t)\ \mathrm{d}t 일 때, f(x)f(x) 를 구하세요.

영어 원문 보기

Find f(x)f(x) if x2=1+∫1xf(t) dtx^2=1+\displaystyle\int_1^x f(t)\ \mathrm{d}t.

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

x2=1+∫1xf(t) dtx^2=1+\int_1^x f(t)\ \mathrm{d}t 의 양변에 ddx\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} 를 적용하면, 미적분의 기본정리 제1부에 의해 2x=f(x)2x=f(x) 이다.

원본 교재 풀이(영어)

Applying ddx\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} to both sides of x2=1+∫1xf(t) dtx^2=1+\int_1^x f(t)\ \mathrm{d}t gives, by the Fundamental Theorem of Calculus Part 1, 2x=f(x)2x=f(x).

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.3절 · 35번
# 미적분의 기본정리계산보통자동 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 · 35번우리말 번역

ff 가 연속함수이고 xsin⁡(πx)=∫0xf(t) dtx \sin(\pi x) = \displaystyle\int_0^x f(t)\, \mathrm{d}t 일 때, f(4)f(4) 를 구하세요.

영어 원문 보기

If xsin⁡(πx)=∫0xf(t) dtx \sin(\pi x) = \displaystyle\int_0^x f(t)\, \mathrm{d}t where ff is a continuous function, find f(4)f(4).

정답·풀이 보기

xsin⁡(πx)=∫0xf(t) dtx \sin(\pi x) = \int_0^x f(t)\, \mathrm{d}t 의 양변에 ddx\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} 를 적용한다. 그러면 미적분의 기본정리 제1부에 의해

f(x)=ddx∫0xf(t) dt=ddx{xsin⁡(πx)}  ⟹  f(x)=ddx{xsin⁡(πx)}=sin⁡(πx)+πxcos⁡(πx)  ⟹  f(4)=sin⁡(4π)+4πcos⁡(4π)=4π\begin{aligned} &&f(x) =\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} \int_0^x f(t)\, \mathrm{d}t&=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\big\{x \sin(\pi x)\big\} \\ \implies&& f(x) &= \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\big\{x \sin(\pi x)\big\} =\sin(\pi x)+\pi x\cos(\pi x) \\ \implies&& f(4)&= \sin(4\pi)+4\pi\cos(4\pi)=4\pi \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

Apply ddx\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} to both sides of xsin⁡(πx)=∫0xf(t) dtx \sin(\pi x) = \int_0^x f(t)\, \mathrm{d}t. Then, by the Fundamental Theorem of Calculus Part 1,

f(x)=ddx∫0xf(t) dt=ddx{xsin⁡(πx)}  ⟹  f(x)=ddx{xsin⁡(πx)}=sin⁡(πx)+πxcos⁡(πx)  ⟹  f(4)=sin⁡(4π)+4πcos⁡(4π)=4π\begin{aligned} &&f(x) =\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} \int_0^x f(t)\, \mathrm{d}t&=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\big\{x \sin(\pi x)\big\} \\ \implies&& f(x) &= \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\big\{x \sin(\pi x)\big\} =\sin(\pi x)+\pi x\cos(\pi x) \\ \implies&& f(4)&= \sin(4\pi)+4\pi\cos(4\pi)=4\pi \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.3절 · 28번
# 미적분의 기본정리계산보통자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)