먼저 혼자 풀어 보고, 풀이로 확인한 다음, 아래 「한 번 더」 문제로 이어서 연습하세요.
CLP-2 · 1.7절 · 25번우리말 번역
점화식.
(a) 다음 점화식을 유도하세요.
∫sinn(x)dx=−nsinn−1(x)cos(x)+nn−1∫sinn−2(x)dx.
(b) ∫0π/2sin8(x)dx 의 값을 구하세요.
영어 원문 보기
A reduction formula.
(a) Derive the reduction formula
∫sinn(x)dx=−nsinn−1(x)cos(x)+nn−1∫sinn−2(x)dx.
(b) Calculate ∫0π/2sin8(x)dx.
정답·풀이 보기
(a)
피적분함수의 "부분"은 사인의 거듭제곱이다. 점화식의 우변을 보면, 정확히 같지는 않지만 sinn−1x 의 도함수와 조금 비슷해 보인다. 그래서
u=sinn−1x, dv=sinxdx 로 놓고 부분적분하면
du=(n−1)sinn−2xcosx 이고 v=−cosx 이다.
(a)
The “parts" in the integrand are powers of sine. Looking at the right hand side of the reduction formula, we see that it looks a little like the derivative of sinn−1x, although not exactly. So, let's
integrate by parts with u=sinn−1x and dv=sinxdx,
so that du=(n−1)sinn−2xcosx and v=−cosx.
∫sinnxdxUsing the identity sin2x+cos2x=1,=uv−sinn−1xcosx+−∫vdu(n−1)∫cos2xsinn−2xdx=−sinn−1xcosx+(n−1)∫(1−sin2x)sinn−2xdx=−sinn−1xcosx+(n−1)∫sinn−2xdx−(n−1)∫sinnxdx
Moving the last term on the right hand side to the left hand side gives
n∫sinnxdx=−sinn−1xcosx+(n−1)∫sinn−2xdx
Dividing across by n gives the desired reduction formula.
(b)
By the reduction formula of part (a), if n≥2,
∫0π/2sinn(x)dx=nn−1∫0π/2sinn−2(x)dx
since sin0=cos2π=0.
Applying this reduction formula, with n=8,6,4,2:
Using a calculator, we see this is approximately 0.4295.
한 번 더 — 비슷한 문제CLP-2 · 1.7절 · 24번우리말 번역
∫(1−x)2xe−xdx 의 값을 구하세요.
다 풀었으면 정답 확인
피적분함수가 여러 함수의 곱으로 이루어져 있고, 뚜렷한 치환도 보이지 않는다. 그래서 부분적분을 생각한다. (1−x)21 의 부정적분은 알고 있는데, dxd1−x1=(1−x)21 임을 알고 있기 때문이다.
그러므로 dv=(1−x)2dx 과 u=xe−x 로 놓아 보자. 그러면 v=1−x1 이고
du=(1−x)e−xdx 이다. 따라서 부분적분에 의해