이 문제는 와 를 제외한 기본 삼각함수의 부정적분을 구하는 것을 중심으로 한다.
(a) 부정적분 를 생각하세요. 피적분함수를 로 고쳐 쓰고, 알맞은 함수와 그 도함수의 쌍을 찾아 로 치환하여 의 값을 구하세요. (b) 같은 방법으로 의 값을 구하세요. (c) 부정적분 을 생각하세요. 치환 를 이용하여 이 적분의 값을 구하세요. (d) (c)의 피적분함수의 분자를 인수분해하여 간단히 하세요. 피적분함수를 훨씬 더 간단하게 나타내는 방법은 무엇인가요? (e) (c)와 (d)의 결과를 합하여 를 구하세요. (f) (c)~(e)를 참고하여 의 값을 구하세요.
영어 원문 보기
This problem centers on finding antiderivatives for the basic trigonometric functions other than and .
(a) Consider the indefinite integral . By rewriting the integrand as and identifying an appropriate function-derivative pair, make a -substitution and hence evaluate . (b) In a similar way, evaluate . (c) Consider the indefinite integral Evaluate this integral using the substitution . (d) Simplify the integrand in (c) by factoring the numerator. What is a far simpler way to write the integrand? (e) Combine your work in (c) and (d) to determine . (f) Using (c)-(e) as a guide, evaluate .
정답·풀이 보기
(a) 로 놓으면 이다. 이 변수 변환으로 적분을 다음과 같이 계산할 수 있는 꼴로 바꿀 수 있다. 결과를 간단히 하기 위해 로그의 성질 과 임을 이용했다. (b) 로 놓으면 이다. 이 변수 변환으로 적분을 다음과 같이 계산할 수 있는 꼴로 바꿀 수 있다. 여기서는 결과를 간단히 하기 위해 임을 이용했다. (c) 로 놓으면 이다. 이 변수 변환으로 피적분함수의 기본 구조가 단순해지며 다음과 같이 적분할 수 있다. (d) 의 분자에서 공통인수 를 묶어 내면 로 고쳐 쓸 수 있다. 그러면 피적분함수는 다음과 같이 간단해진다. (e) (c)와 (d)의 결과로부터 다음을 얻는다. (f) (c)~(e)와 같은 방법으로 를 다음과 같이 구할 수 있다. 먼저 에 을 곱하여 고쳐 쓰면 이다. 이제 위 식의 마지막 적분을 치환 로 계산한다. 그러면 이다. 이 변수 변환으로 적분을 다음과 같이 계산할 수 있는 꼴로 바꿀 수 있다. 지금까지 구한 등식들을 이어 보면 다음이 성립함을 보인 것이다.
원본 교재 풀이(영어)
(a) We let , so . This change of variable transforms the integral into one we can integrate as follows: Note that we used the property of the logarithm that as well as the fact that in order to simplify the result. (b) We let , so . This change of variable transforms the integral into one we can integrate as follows: Note that here we used the fact that in order to simplify the result. (c) We let , so it follows that . This change of variable shows that the basic structure of the integrand is simple and can be integrated as follows: (d) The numerator of can be rewritten by removing the common factor of to obtain The integrand can then be simplified to (e) Using the results of (c) and (d), we see that (f) Following (c)-(e) we can evaluate as follows. First, rewrite by multiplying by , so that Now we evaluate the last integral in the preceding equation with the substitution . Then . This change of variable transforms the integral so that we can integrate: Connecting the equalities we have established in our work, we have shown that
한 번 더 — 비슷한 문제OpenStax 1권 · 5.5절 · 18번우리말 번역
다음 문제에서, 적절한 변수 변환을 이용하여 부정적분을 구하세요.
부정적분은 끝에 「+ C」 도 붙여요
다 풀었으면 정답 확인