문제 은행 · 미적분 · 대학 미적분 · 적분 기법

적분 전략 고르기

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

CLP-2 · 1.13절 · 35번대학 수준우리말 번역

∫x1−x dx\displaystyle\int \sqrt{\frac{x}{1-x}}~\mathrm{d}x 를 구하세요.

영어 원문 보기

Evaluate ∫x1−x dx\displaystyle\int \sqrt{\frac{x}{1-x}}~\mathrm{d}x.

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부정적분은 끝에 「+ C」 도 붙여요

정답·풀이 보기

어디서부터 시작해야 할지 바로 분명하지는 않지만, 특히 제곱근이 포함되어 있을 때는 분모를 uu-치환에 이용하는 것이 우리가 지금까지 본 일반적인 방법이다.

u=1−xu = \sqrt{1-x}, du=−121−xdx\mathrm{d}u = -\frac{1}{2\sqrt{1-x}}\mathrm{d}x 라 하자. 그러면 u2=1−xu^2=1-x 이므로 x=1−u2x = 1-u^2 이다.

∫x1−x dx=2∫x21−x dx=−2∫1−u2 du이제 익숙한 상황으로 돌아왔다. u=sin⁡θ, du=cos⁡θ dθ 로 놓자.=−2∫1−sin⁡2θcos⁡θ dθ=−2∫cos⁡2θ dθ=−∫(1+cos⁡(2θ)) dθ=−θ−12sin⁡(2θ)+C=−θ−sin⁡θcos⁡θ+C=−arcsin⁡u−u1−u2+C![그림](clp/tikz/a3eaf2cde9.png) =−arcsin⁡(1−x)−1−xx+C(∗)\begin{aligned} \int \sqrt{\frac{x}{1-x}}~\mathrm{d}x&=2\int \frac{\sqrt{x}}{2\sqrt{1-x}}~\mathrm{d}x =- 2\int\sqrt{1-u^2}~\mathrm{d}u \\ \text{이제 익숙한 상황으로 돌아왔다. $u=\sin \theta$, $\mathrm{d}u=\cos \theta~\mathrm{d}\theta$ 로 놓자.} \\ &=-2\int\sqrt{1-\sin^2 \theta }\cos\theta~\mathrm{d}\theta\\ &=-2\int\cos^2\theta~\mathrm{d}\theta\\ &=-\int \big(1+\cos(2\theta)\big)~\mathrm{d}\theta\\ &=-\theta - \frac{1}{2}\sin(2\theta)+C\\ &=-\theta - \sin\theta\cos\theta+C\\ &=-\arcsin u - u\sqrt{1-u^2}+C \tag{$*$}\\ \smash{ ![그림](clp/tikz/a3eaf2cde9.png) }\,&=-\arcsin (\sqrt{1-x})-\sqrt{1-x}\sqrt{x}+C \end{aligned}

(∗*)에서 θ\theta 를 uu 로 바꾸기 위해, 치환 u=sin⁡θu=\sin\theta 로부터 θ=arcsin⁡u\theta = \arcsin u 임을 알 수 있다. cos⁡θ\cos \theta 를 구하려면, 풀이 과정을 거꾸로 따라가 이미 1−u2\sqrt{1-u^2} 을 cos⁡θ\cos\theta 로 간단히 했음을 확인하거나, 한 각이 θ\theta 이고 sin⁡θ=u\sin \theta=u 인 직각삼각형을 그린 다음 피타고라스 정리를 이용하여 이 삼각형의 밑변의 길이와 cos⁡θ\cos\theta 를 구하면 된다.

원본 교재 풀이(영어)

It's not immediately clear where to start, but a common method we've seen is to use the denominator in a uu-substitution, especially when square roots are involved.

Let u=1−xu = \sqrt{1-x}, du=−121−xdx\mathrm{d}u = -\frac{1}{2\sqrt{1-x}}\mathrm{d}x. Then u2=1−xu^2=1-x, so x=1−u2x = 1-u^2.

∫x1−x dx=2∫x21−x dx=−2∫1−u2 duNow we’re back in familiar territory. Let u=sin⁡θ, du=cos⁡θ dθ.=−2∫1−sin⁡2θcos⁡θ dθ=−2∫cos⁡2θ dθ=−∫(1+cos⁡(2θ)) dθ=−θ−12sin⁡(2θ)+C=−θ−sin⁡θcos⁡θ+C=−arcsin⁡u−u1−u2+C![figure](clp/tikz/a3eaf2cde9.png) =−arcsin⁡(1−x)−1−xx+C(∗)\begin{aligned} \int \sqrt{\frac{x}{1-x}}~\mathrm{d}x&=2\int \frac{\sqrt{x}}{2\sqrt{1-x}}~\mathrm{d}x =- 2\int\sqrt{1-u^2}~\mathrm{d}u \\ \text{Now we're back in familiar territory. Let $u=\sin \theta$, $\mathrm{d}u=\cos \theta~\mathrm{d}\theta$.} \\ &=-2\int\sqrt{1-\sin^2 \theta }\cos\theta~\mathrm{d}\theta\\ &=-2\int\cos^2\theta~\mathrm{d}\theta\\ &=-\int \big(1+\cos(2\theta)\big)~\mathrm{d}\theta\\ &=-\theta - \frac{1}{2}\sin(2\theta)+C\\ &=-\theta - \sin\theta\cos\theta+C\\ &=-\arcsin u - u\sqrt{1-u^2}+C \tag{$*$}\\ \smash{ ![figure](clp/tikz/a3eaf2cde9.png) }\,&=-\arcsin (\sqrt{1-x})-\sqrt{1-x}\sqrt{x}+C \end{aligned}

In (∗*), to convert from θ\theta to uu, our substitution u=sin⁡θu=\sin\theta tells us θ=arcsin⁡u\theta = \arcsin u. To find cos⁡θ\cos \theta, we can either trace our work backwards to see that we already simplified 1−u2\sqrt{1-u^2} into cos⁡θ\cos\theta, or we can draw a right triangle with angle θ\theta and sin⁡θ=u\sin \theta=u, then use the Pythagorean theorem to find the length of the adjacent side of the triangle and cos⁡θ\cos\theta.

한 번 더 — 비슷한 문제OpenStax 2권 · 3.5절 · 2번우리말 번역

적분표를 이용하여 다음 적분의 값을 구하세요.

∫x+3x2+2x+2dx\int \frac{x+3}{{x}^{2}+2x+2}dx

답 쓰고 채점

부정적분은 끝에 「+ C」 도 붙여요

다 풀었으면 정답 확인

12ln⁡∣x2+2x+2∣+2arctan⁡(x+1)+C\frac{1}{2}\ln |{x}^{2}+2x+2|+2\arctan (x+1)+C

이 문제로 이어서 풀기
# 적분 전략 고르기계산도전자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)

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