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.

126문제 · 7 / 7쪽

121.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)
122.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)
123.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)
124.CLP-2 · 1.3절 · 50번우리말 번역

두 학생이 어떤 함수 f(x)f(x) 에 대하여 ∫f(x) dx\int f(x)\ \mathrm{d}x 를 계산한다.

  • 학생 A는 ∫f(x) dx=tan⁡2x+x+C\int f(x)\ \mathrm{d}x = \tan^2 x + x + C 라고 계산한다.
  • 학생 B는 ∫f(x) dx=sec⁡2x+x+C\int f(x)\ \mathrm{d}x = \sec^2 x + x + C 라고 계산한다.
  • ddx{tan⁡2x}=f(x)−1\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\tan^2 x\} = f(x)-1 임이 알려져 있다.

누가 올바른 답을 얻었는지 구하세요.

영어 원문 보기

Two students calculate ∫f(x) dx\int f(x)\ \mathrm{d}x for some function f(x)f(x).

  • Student A calculates ∫f(x) dx=tan⁡2x+x+C\int f(x)\ \mathrm{d}x = \tan^2 x + x + C
  • Student B calculates ∫f(x) dx=sec⁡2x+x+C\int f(x)\ \mathrm{d}x = \sec^2 x + x + C
  • It is a fact that ddx{tan⁡2x}=f(x)−1\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\tan^2 x\} = f(x)-1

Who ended up with the correct answer?

정답·풀이 보기

“+C+C”는 함수에 임의의 상수를 더할 수 있다는 뜻임을 기억하자. tan⁡2x=sec⁡2x−1\tan^2 x = \sec^2 x - 1 이므로 학생 A와 학생 B의 답은 서로 같은 답이다. 두 답은 상수만큼만 다르다.

따라서 한 학생이 맞으면 두 학생 모두 맞고, 한 학생이 틀리면 두 학생 모두 틀리다. 학생 A의 풀이를 확인하면 다음과 같다. ddx{tan⁡2x+x+C}=ddx{tan⁡2x}+1+0=f(x)−1+1=f(x)\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\tan^2 x + x + C\}=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\tan^2 x\} +1 + 0 = f(x)-1+1=f(x) 따라서 학생 A의 답은 실제로 f(x)f(x) 의 원시함수이다. 그러므로 두 학생 모두 올바른 답을 얻었다.

참고: 서로 같은 답이 꽤 다르게 보이는 일은 자주 있다. 자신의 풀이를 다른 사람의 풀이와 비교할 때 이 점을 기억해 두면 좋다!

원본 교재 풀이(영어)

Recall that “+C+C" means that we can add any constant to the function. Since tan⁡2x=sec⁡2x−1\tan^2 x = \sec^2 x - 1, Students A and B have equivalent answers: they only differ by a constant.

So, if one is right, both are right; if one is wrong, both are wrong. We check Student A's work: ddx{tan⁡2x+x+C}=ddx{tan⁡2x}+1+0=f(x)−1+1=f(x)\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\tan^2 x + x + C\}=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{\tan^2 x\} +1 + 0 = f(x)-1+1=f(x) So, Student A's answer is indeed an anditerivative of f(x)f(x). Therefore, both students ended up with the correct answer.

Remark: it is a frequent occurrence that equivalent answers might look quite different. As you are comparing your work to others', this is a good thing to keep in mind!

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

F(x)=∫0xx3sin⁡(t) dtF(x)=\displaystyle\int_0^x x^3 \sin(t)\ \mathrm{d}t 라 하자.

(a) F(3)F(3) 의 값을 구하세요. (b) F′(x)F'(x) 는 무엇인지 구하세요.

영어 원문 보기

Let F(x)=∫0xx3sin⁡(t) dtF(x)=\displaystyle\int_0^x x^3 \sin(t)\ \mathrm{d}t.

(a) Evaluate F(3)F(3). (b) What is F′(x)F'(x)?

답 쓰고 채점
(a)
(b)
정답·풀이 보기

(a) x=3x=3 일 때,

F(3)=∫0333sin⁡(t) dt=27∫03sin⁡t dt미적분의 기본 정리 제2부를 이용하면,=27[−cos⁡t]t=0t=3=27[−cos⁡3−(−cos⁡0)]=27(1−cos⁡3)\begin{aligned} F(3)&=\displaystyle\int_0^3 3^3 \sin(t)\ \mathrm{d}t=27\int_0^3 \sin t \ \mathrm{d}t \\ \text{미적분의 기본 정리 제2부를 이용하면,} \\ &=27\left[-\cos t\right]_{t=0}^{t=3} =27\left[-\cos 3 - (-\cos 0)\right]\\ &=27(1-\cos 3 ) \end{aligned} (b) 적분이 tt 에 대한 것이므로 x3x^3 항은 적분 밖으로 꺼낼 수 있다. 즉, 적분을 할 때에는 x3x^3 이 상수이다(미분을 할 때에는 분명히 상수가 아니지만).

F(x)=∫0xx3sin⁡(t) dt=x3∫0xsin⁡(t) dt곱의 미분법과 미적분의 기본 정리 제1부를 이용하면,F′(x)=x3⋅sin⁡(x)+3x2∫0xsin⁡(t) dt=x3sin⁡(x)+3x2[−cos⁡(t)]t=0t=x=x3sin⁡(x)+3x2[−cos⁡(x)−(−cos⁡(0))]=x3sin⁡(x)+3x2[1−cos⁡(x)]\begin{aligned} F(x)&=\displaystyle\int_0^x x^3 \sin(t)\ \mathrm{d}t = x^3 \int_0^x \sin(t)\ \mathrm{d}t \\ \text{곱의 미분법과 미적분의 기본 정리 제1부를 이용하면,} \\ F'(x)&=x^3\cdot \sin(x) + 3x^2 \int_0^x \sin(t)\ \mathrm{d}t\\ &=x^3\sin(x)+3x^2\left[-\cos(t)\right]_{t=0}^{t=x}\\ &=x^3\sin(x)+3x^2[-\cos(x)-(-\cos(0))]\\ &=x^3\sin (x) + 3x^2[1-\cos (x)] \end{aligned}

참고: 이 문제에서 xx 와 tt 는 서로 다른 역할을 하므로 서로 다른 이름을 쓰는 것이 매우 중요하다. 이것이 ∫axf(t)dt\int_a^x f(t)\mathrm{d}t 를 뜻하면서 ∫axf(x)dx\int_a^x f(x)\mathrm{d}x 라고 쓰는 흔한 실수를 피해야 하는 이유 중 하나이다.

원본 교재 풀이(영어)

(a) When x=3x=3,

F(3)=∫0333sin⁡(t) dt=27∫03sin⁡t dtUsing the Fundamental Theorem of Calculus Part 2,=27[−cos⁡t]t=0t=3=27[−cos⁡3−(−cos⁡0)]=27(1−cos⁡3)\begin{aligned} F(3)&=\displaystyle\int_0^3 3^3 \sin(t)\ \mathrm{d}t=27\int_0^3 \sin t \ \mathrm{d}t \\ \text{Using the Fundamental Theorem of Calculus Part 2,} \\ &=27\left[-\cos t\right]_{t=0}^{t=3} =27\left[-\cos 3 - (-\cos 0)\right]\\ &=27(1-\cos 3 ) \end{aligned} (b) Since the integration is with respect to tt, the x3x^3 term can be moved outside the integral. That is: for the purposes of the integral, x3x^3 is a constant (although for the purposes of the derivative, it certainly is not).

F(x)=∫0xx3sin⁡(t) dt=x3∫0xsin⁡(t) dtUsing the product rule and the Fundamental Theorem of Calculus Part 1,F′(x)=x3⋅sin⁡(x)+3x2∫0xsin⁡(t) dt=x3sin⁡(x)+3x2[−cos⁡(t)]t=0t=x=x3sin⁡(x)+3x2[−cos⁡(x)−(−cos⁡(0))]=x3sin⁡(x)+3x2[1−cos⁡(x)]\begin{aligned} F(x)&=\displaystyle\int_0^x x^3 \sin(t)\ \mathrm{d}t = x^3 \int_0^x \sin(t)\ \mathrm{d}t \\ \text{Using the product rule and the Fundamental Theorem of Calculus Part 1,} \\ F'(x)&=x^3\cdot \sin(x) + 3x^2 \int_0^x \sin(t)\ \mathrm{d}t\\ &=x^3\sin(x)+3x^2\left[-\cos(t)\right]_{t=0}^{t=x}\\ &=x^3\sin(x)+3x^2[-\cos(x)-(-\cos(0))]\\ &=x^3\sin (x) + 3x^2[1-\cos (x)] \end{aligned}

Remark: Since xx and tt play different roles in our problem, it's crucial that they have different names. This is one reason why we should avoid the common mistake of writing ∫axf(x)dx\int_a^x f(x)\mathrm{d}x when we mean ∫axf(t)dt\int_a^x f(t)\mathrm{d}t.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.3절 · 8번
# 미적분의 기본정리계산도전자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
126.Active Calculus · 4.4절 · 11번우리말 번역

함수 ff 가 다음과 같이 구간별로 정의되어 있습니다.

f(x)={−x2+2x+1, ( 0≤x<2 일 때)−x+3, ( 2≤x<3 일 때)x2−8x+15, ( 3≤x≤5 일 때) .f(x) = \begin{cases} -x^2 + 2x + 1, \ \text{(}\ 0 \le x < 2\text{ 일 때)}\\ -x + 3, \ \text{(}\ 2 \le x < 3\text{ 일 때)}\\ x^2 - 8x + 15, \ \text{(}\ 3 \le x \le 5\text{ 일 때)}\end{cases}\,.

(a) 구간 [2,5][2,5] 에서 ff 와 xx축으로 둘러싸인 영역의 부호 있는 넓이의 합을 정확한 값으로 구하세요. (b) 구간 [0,5][0,5] 에서 ff 의 평균값을 정확한 값으로 구하세요. (c) 위의 ff 의 정의를 5≤x≤75 \le x \le 7 일 때 f(x)=g(x)f(x) = g(x) 가 되도록 확장했을 때 ∫07f(x) dx=0\int_0^7 f(x) \, dx = 0 이 성립하도록 하는, 5≤x≤75 \le x \le 7 에서의 함수 gg 의 식을 구하세요.

영어 원문 보기

A function ff is given piecewise by the formula

f(x)={−x2+2x+1, if 0≤x<2−x+3, if 2≤x<3x2−8x+15, if 3≤x≤5 .f(x) = \begin{cases} -x^2 + 2x + 1, \ \text{if} \ 0 \le x < 2 \\ -x + 3, \ \text{if} \ 2 \le x < 3 \\ x^2 - 8x + 15, \ \text{if} \ 3 \le x \le 5 \end{cases}\,.

(a) Determine the exact value of the net signed area enclosed by ff and the xx-axis on the interval [2,5][2,5]. (b) Compute the exact average value of ff on [0,5][0,5]. (c) Find a formula for a function gg on 5≤x≤75 \le x \le 7 so that if we extend the above definition of ff so that f(x)=g(x)f(x) = g(x) if 5≤x≤75 \le x \le 7, it follows that ∫07f(x) dx=0\int_0^7 f(x) \, dx = 0.

정답·풀이 보기

(a) 구간 [2,5][2,5] 에서 ff 와 xx축으로 둘러싸인 영역의 부호 있는 넓이의 합은 ∫25f(x) dx\int_2^5 f(x) \, dx 이다. 아래 그림은 구간 [0,5][0,5] 에서 ff 의 그래프를 나타낸 것이다. 구간 [2,5][2,5] 에서 ff 의 정적분을 계산하기 위해 부분구간 [2,3][2,3] 과 [3,5][3,5] 에서의 적분을 생각한다. 이렇게 하고 미적분의 기본정리를 이용하면 ∫25f(x) dx=∫23f(x) dx+∫35f(x) dx=∫23−x+3 dx+∫35x2−8x+15 dx=(−12x2+3x)∣23+(13x3−4x2+15x)∣35=(92−4)+(503−18)=1276−22=−56 .\begin{aligned}\int_2^5 f(x) \, dx &= \int_2^3 f(x) \, dx + \int_3^5 f(x) \, dx \\ &= \int_2^3 -x+3 \, dx + \int_3^5 x^2-8x+15 \, dx \\ &= \left. \left( -\frac{1}{2}x^2 + 3x \right)\right|_2^3 + \left. \left( \frac{1}{3}x^3 - 4x^2 + 15x \right)\right|_3^5 \\ &= \left(\frac{9}{2}-4\right) + \left( \frac{50}{3}-18 \right) \\ &= \frac{127}{6} - 22 = -\frac{5}{6}\end{aligned}\,. 이 이미지에 대체 텍스트를 추가하세요. (b) 구간 [0,5][0,5] 에서 ff 의 평균값을 구하려면 먼저 ∫05f(x) dx\int_0^5 f(x) \, dx 를 계산해야 한다. (a)의 결과를 이용하고 부분구간 [0,2][0,2] 와 [2,5][2,5] 를 생각하면 ∫05f(x) dx=∫02f(x) dx+∫25f(x) dx=∫02−x2+2x+1 dx−56=(−13x3+x2+x)∣02−56=103−56=52 .\begin{aligned}\int_0^5 f(x) \, dx &= \int_0^2 f(x) \, dx + \int_2^5 f(x) \, dx \\ &= \int_0^2 -x^2 + 2x + 1 \, dx - \frac{5}{6} \\ &= \left. \left( -\frac{1}{3}x^3 + x^2 + x \right)\right|_0^2 - \frac{5}{6} \\ &= \frac{10}{3} - \frac{5}{6} \\ &= \frac{5}{2}\end{aligned}\,. 따라서 구간 [0,5][0,5] 에서 ff 의 평균값은 fAVG⁡[0,5]=15−0∫05f(x) dx=(15)(52)=12 .\displaystyle f_{\operatorname{AVG} [0,5]} = \frac{1}{5-0} \int_0^5 f(x) \, dx = \left(\frac{1}{5}\right) \left(\frac{5}{2}\right) = \frac{1}{2}\,. (c) ∫05f(x) dx=52\int_0^5 f(x) \, dx = \frac{5}{2} 이므로, ff 와 같으면서 [5,7][5,7] 에서도 정의되어 ∫57g(x) dx=−52\int_5^7 g(x) \, dx = -\frac{5}{2} 를 만족하는 함수 gg 가 필요하다. 연속성을 유지하기 위해 g(5)=0g(5) = 0 도 만족하도록 gg 의 식을 택한다. 그래프가 둘러싸는 넓이가 5/25/2 단위가 되는 일차함수를 고르는 것이 자연스러우며, 이는 기울기의 크기가 5/45/4 인 함수이다. 확인을 위해 계산하면 ∫57−54(x−5) dx=−(54)(x22−5x)∣57=−(54)(49−252−5(7−5))=−(54)(12−10)=−(54)(2)=−52 .\begin{aligned}\int_5^7 -\frac{5}{4}(x - 5) \, dx &= -\left(\frac{5}{4}\right) \left. \left(\frac{x^2}{2} - 5x\right) \right|_5^7 \\ &= -\left(\frac{5}{4}\right) \left( \frac{49-25}{2} - 5(7-5) \right) \\ &= -\left(\frac{5}{4}\right) \left( 12 - 10 \right) \\ &= -\left(\frac{5}{4}\right) \left( 2 \right) = -\frac{5}{2}\end{aligned}\,. 따라서 0≤x<50 \le x < 5 에서 g(x)=f(x)g(x) = f(x) 이고 5≤x≤75 \le x \le 7 에서 g(x)=−54(x−5)g(x) = -\frac{5}{4}(x - 5) 로 정의한 gg 는 원하는 성질을 가진다. gg 의 그래프는 아래 그림과 같다. 이 이미지에 대체 텍스트를 추가하세요.

원본 교재 풀이(영어)

(a) The net signed area enclosed by ff and the xx-axis on the interval [2,5][2,5] is ∫25f(x) dx\int_2^5 f(x) \, dx. The figure below shows a graph of ff on the interval [0,5][0,5]. To calculate the definite integral of ff on the interval [2,5][2,5], we consider the integrals on the subintervals [2,3][2,3] and [3,5][3,5]. Doing so and using the Fundamental Theorem of Calculus, ∫25f(x) dx=∫23f(x) dx+∫35f(x) dx=∫23−x+3 dx+∫35x2−8x+15 dx=(−12x2+3x)∣23+(13x3−4x2+15x)∣35=(92−4)+(503−18)=1276−22=−56 .\begin{aligned}\int_2^5 f(x) \, dx &= \int_2^3 f(x) \, dx + \int_3^5 f(x) \, dx \\ &= \int_2^3 -x+3 \, dx + \int_3^5 x^2-8x+15 \, dx \\ &= \left. \left( -\frac{1}{2}x^2 + 3x \right)\right|_2^3 + \left. \left( \frac{1}{3}x^3 - 4x^2 + 15x \right)\right|_3^5 \\ &= \left(\frac{9}{2}-4\right) + \left( \frac{50}{3}-18 \right) \\ &= \frac{127}{6} - 22 = -\frac{5}{6}\end{aligned}\,. ADD ALT TEXT TO THIS IMAGE (b) To find the average value of ff on [0,5][0,5] we need to first calculate ∫05f(x) dx .\int_0^5 f(x) \, dx\,. Using our work in (a) and considering the subintervals [0,2][0,2] and [2,5][2,5], ∫05f(x) dx=∫02f(x) dx+∫25f(x) dx=∫02−x2+2x+1 dx−56=(−13x3+x2+x)∣02−56=103−56=52 .\begin{aligned}\int_0^5 f(x) \, dx &= \int_0^2 f(x) \, dx + \int_2^5 f(x) \, dx \\ &= \int_0^2 -x^2 + 2x + 1 \, dx - \frac{5}{6} \\ &= \left. \left( -\frac{1}{3}x^3 + x^2 + x \right)\right|_0^2 - \frac{5}{6} \\ &= \frac{10}{3} - \frac{5}{6} \\ &= \frac{5}{2}\end{aligned}\,. Therefore, the average value of ff on [0,5][0,5] is fAVG⁡[0,5]=15−0∫05f(x) dx=(15)(52)=12 .\displaystyle f_{\operatorname{AVG} [0,5]} = \frac{1}{5-0} \int_0^5 f(x) \, dx = \left(\frac{1}{5}\right) \left(\frac{5}{2}\right) = \frac{1}{2}\,. (c) Since ∫05f(x) dx=52\int_0^5 f(x) \, dx = \frac{5}{2}, we need a function gg that matches ff but that is also defined on [5,7][5,7] so that ∫57g(x) dx=−52\int_5^7 g(x) \, dx = -\frac{5}{2}. To preserve continuity, we will choose a formula for gg that also satisfies g(5)=0g(5) = 0. It's natural to pick a linear function whose graph encloses 5/25/2 units of area, so one that has a slope of 5/45/4. To check, we compute ∫57−54(x−5) dx=−(54)(x22−5x)∣57=−(54)(49−252−5(7−5))=−(54)(12−10)=−(54)(2)=−52 .\begin{aligned}\int_5^7 -\frac{5}{4}(x - 5) \, dx &= -\left(\frac{5}{4}\right) \left. \left(\frac{x^2}{2} - 5x\right) \right|_5^7 \\ &= -\left(\frac{5}{4}\right) \left( \frac{49-25}{2} - 5(7-5) \right) \\ &= -\left(\frac{5}{4}\right) \left( 12 - 10 \right) \\ &= -\left(\frac{5}{4}\right) \left( 2 \right) = -\frac{5}{2}\end{aligned}\,. So gg defined so that g(x)=f(x)g(x) = f(x) for 0≤x<50 \le x < 5 and g(x)=−54(x−5)g(x) = -\frac{5}{4}(x - 5) on 5≤x≤75 \le x \le 7 has the desired property. A graph of gg is shown in the figure below. ADD ALT TEXT TO THIS IMAGE

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# 미적분의 기본정리계산자동 분류
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