문제 은행 · 미적분 · 미적분Ⅱ · 적분법

정적분과 급수(구분구적법)

먼저 혼자 풀어 보고, 풀이로 확인한 다음, 아래 「한 번 더」 문제로 이어서 연습하세요.

CLP-2 · 1.1절 · 40번우리말 번역

정적분의 정의를 이용하여 ∫02(x3+x)  dx\displaystyle\int_0^2 (x^3+x)\,\,\mathrm{d}x 의 값을 구하세요. 합의 공식 ∑i=1ni3=n4+2n3+n24\sum\limits_{i=1}^{n}i^3 = \frac{n^4+2n^3+n^2}4 과 ∑i=1ni=n2+n2\sum\limits_{i=1}^{n} i = \frac{n^2+n}{2} 을 이용해도 됩니다.

영어 원문 보기

Find ∫02(x3+x)  dx\displaystyle\int_0^2 (x^3+x)\,\,\mathrm{d}x using the definition of the definite integral. You may use the summation formulas ∑i=1ni3=n4+2n3+n24\sum\limits_{i=1}^{n}i^3 = \frac{n^4+2n^3+n^2}4 and ∑i=1ni=n2+n2\sum\limits_{i=1}^{n} i = \frac{n^2+n}{2}.

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a=0a=0, b=2b=2 인 오른쪽 리만 합을 이용한다. 직사각형이 nn 개일 때 Δx=b−an=2n\Delta x = \frac{b-a}{n}=\frac{2}{n} 이고 xi=a+iΔx=2i/nx_i = a+i\Delta x=2i/n 이다. 따라서 다음의 값을 구해야 한다.

lim⁡n→∞∑i=1nf(xi)Δx=lim⁡n→∞∑i=1n((xi)3+xi)Δx=lim⁡n→∞∑i=1n((2in)3+2in)2n=lim⁡n→∞2n∑i=1n(8i3n3+2in)=lim⁡n→∞(16n4∑i=1ni3+4n2∑i=1ni)=lim⁡n→∞(16(n4+2n3+n2)n4⋅4+4(n2+n)n2⋅2)=lim⁡n→∞(164(1+2n+1n2)+42(1+1n))=164+42=6.\begin{aligned} \lim_{n\to\infty} \sum_{i=1}^{n} f(x_i)\Delta x &=\lim_{n\to\infty} \sum_{i=1}^{n} \left( (x_i)^3 + x_i\right) \Delta x\\ &=\lim_{n\to\infty} \sum_{i=1}^{n} \left( \left(\frac{2i}{n}\right)^3 + \frac{2i}{n}\right) \frac{2}{n} \\ & = \lim_{n\to\infty} \frac{2}{n} \sum_{i=1}^{n} \left(\frac{8i^3}{n^3} + \frac{2i}{n}\right) \\ &= \lim_{n\to\infty} \left( \frac{16}{n^4} \sum_{i=1}^{n} i^3 + \frac{4}{n^2} \sum_{i=1}^{n} i \right) \\ & = \lim_{n\to\infty} \left( \frac{16(n^4+2n^3+n^2)}{n^4 \cdot 4} + \frac{4(n^2+n)}{n^2 \cdot 2} \right) \\ &= \lim_{n\to\infty} \left( \frac{16}{4}\left(1+\frac{2}{n} + \frac1{n^2} \right) + \frac{4}{2}\left(1+\frac{1}{n}\right)\right) \\ & = \frac{16}{4} + \frac{4}{2} = 6. \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

We'll use right Riemann sums with a=0a=0 and b=2b=2. When there are nn rectangles, Δx=b−an=2n\Delta x = \frac{b-a}{n}=\frac{2}{n} and xi=a+iΔx=2i/nx_i = a+i\Delta x=2i/n. So we need to evaluate

lim⁡n→∞∑i=1nf(xi)Δx=lim⁡n→∞∑i=1n((xi)3+xi)Δx=lim⁡n→∞∑i=1n((2in)3+2in)2n=lim⁡n→∞2n∑i=1n(8i3n3+2in)=lim⁡n→∞(16n4∑i=1ni3+4n2∑i=1ni)=lim⁡n→∞(16(n4+2n3+n2)n4⋅4+4(n2+n)n2⋅2)=lim⁡n→∞(164(1+2n+1n2)+42(1+1n))=164+42=6.\begin{aligned} \lim_{n\to\infty} \sum_{i=1}^{n} f(x_i)\Delta x &=\lim_{n\to\infty} \sum_{i=1}^{n} \left( (x_i)^3 + x_i\right) \Delta x\\ &=\lim_{n\to\infty} \sum_{i=1}^{n} \left( \left(\frac{2i}{n}\right)^3 + \frac{2i}{n}\right) \frac{2}{n} \\ & = \lim_{n\to\infty} \frac{2}{n} \sum_{i=1}^{n} \left(\frac{8i^3}{n^3} + \frac{2i}{n}\right) \\ &= \lim_{n\to\infty} \left( \frac{16}{n^4} \sum_{i=1}^{n} i^3 + \frac{4}{n^2} \sum_{i=1}^{n} i \right) \\ & = \lim_{n\to\infty} \left( \frac{16(n^4+2n^3+n^2)}{n^4 \cdot 4} + \frac{4(n^2+n)}{n^2 \cdot 2} \right) \\ &= \lim_{n\to\infty} \left( \frac{16}{4}\left(1+\frac{2}{n} + \frac1{n^2} \right) + \frac{4}{2}\left(1+\frac{1}{n}\right)\right) \\ & = \frac{16}{4} + \frac{4}{2} = 6. \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제APEX · 5.3절 · 4번우리말 번역

참/거짓: 오른쪽 끝점 규칙을 사용한 합은 리만 합의 한 예이다.

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