문제 은행 · 미적분 · 대학 미적분 · 적분 기법

삼각치환

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

CLP-2 · 1.9절 · 19번대학 수준우리말 번역

∫01x2(x2+1)3/2dx\displaystyle\int_0^1\dfrac{x^2}{(x^2+1)^{3/2}}\mathrm{d}x 의 값을 구하세요.

∫sec⁡xdx=log⁡∣sec⁡x+tan⁡x∣+C\int \sec x\mathrm{d}x = \log|\sec x+\tan x| +C 임을 이용해도 됩니다.

영어 원문 보기

Evaluate ∫01x2(x2+1)3/2dx\displaystyle\int_0^1\dfrac{x^2}{(x^2+1)^{3/2}}\mathrm{d}x.

You may use that ∫sec⁡xdx=log⁡∣sec⁡x+tan⁡x∣+C\int \sec x\mathrm{d}x = \log|\sec x+\tan x| +C.

정답·풀이 보기

치환 x=tan⁡ux=\tan u, dx=sec⁡2u du\mathrm{d}x=\sec^2 u~\mathrm{d}u 를 사용한다. tan⁡0=0\tan 0=0 이고 tan⁡π4=1\tan \frac{\pi}{4} =1 임에 주의한다.

∫01x2x2+13dx=∫0π/4tan⁡2utan⁡2u+13sec⁡2u du=∫0π/4tan⁡2usec⁡2u3sec⁡2u du=∫0π/4tan⁡2usec⁡u du=∫0π/4sec⁡2u−1sec⁡u du=∫0π/4(sec⁡u−cos⁡u) du=[log⁡∣sec⁡u+tan⁡u∣−sin⁡u]0π/4=(log⁡∣2+1∣−12)−(log⁡∣1+0∣−0)=log⁡(1+2)−12\begin{aligned} \displaystyle\int_0^1\dfrac{x^2}{\sqrt{x^2+1}^3}\mathrm{d}x&= \int_0^{\pi/4}\dfrac{\tan^2 u}{\sqrt{\tan^2 u +1}^3}\sec^2u~\mathrm{d}u\\ &= \int_0^{\pi/4}\dfrac{\tan^2 u}{\sqrt{\sec^2u}^3}\sec^2u~\mathrm{d}u\\ &= \int_0^{\pi/4}\frac{\tan^2 u}{\sec u}~\mathrm{d}u\\&= \int_0^{\pi/4}\frac{\sec^2 u-1}{\sec u}~\mathrm{d}u\\&= \int_0^{\pi/4}\big({\sec u}-\cos u\big)~\mathrm{d}u\\ &=\Big[\log\left|\sec u + \tan u \right| - \sin u\Big]_{0}^{\pi/4} \\ &=\left(\log\left|\sqrt{2} + 1 \right| -\frac{1}{\sqrt{2}}\right) - \left(\log|1+0|-0\right)\\ &=\log(1+\sqrt{2})-\frac{1}{\sqrt{2}} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

We use the substitution x=tan⁡ux=\tan u, dx=sec⁡2u du\mathrm{d}x=\sec^2 u~\mathrm{d}u. Note tan⁡0=0\tan 0=0 and tan⁡π4=1\tan \frac{\pi}{4} =1.

∫01x2x2+13dx=∫0π/4tan⁡2utan⁡2u+13sec⁡2u du=∫0π/4tan⁡2usec⁡2u3sec⁡2u du=∫0π/4tan⁡2usec⁡u du=∫0π/4sec⁡2u−1sec⁡u du=∫0π/4(sec⁡u−cos⁡u) du=[log⁡∣sec⁡u+tan⁡u∣−sin⁡u]0π/4=(log⁡∣2+1∣−12)−(log⁡∣1+0∣−0)=log⁡(1+2)−12\begin{aligned} \displaystyle\int_0^1\dfrac{x^2}{\sqrt{x^2+1}^3}\mathrm{d}x&= \int_0^{\pi/4}\dfrac{\tan^2 u}{\sqrt{\tan^2 u +1}^3}\sec^2u~\mathrm{d}u\\ &= \int_0^{\pi/4}\dfrac{\tan^2 u}{\sqrt{\sec^2u}^3}\sec^2u~\mathrm{d}u\\ &= \int_0^{\pi/4}\frac{\tan^2 u}{\sec u}~\mathrm{d}u\\&= \int_0^{\pi/4}\frac{\sec^2 u-1}{\sec u}~\mathrm{d}u\\&= \int_0^{\pi/4}\big({\sec u}-\cos u\big)~\mathrm{d}u\\ &=\Big[\log\left|\sec u + \tan u \right| - \sin u\Big]_{0}^{\pi/4} \\ &=\left(\log\left|\sqrt{2} + 1 \right| -\frac{1}{\sqrt{2}}\right) - \left(\log|1+0|-0\right)\\ &=\log(1+\sqrt{2})-\frac{1}{\sqrt{2}} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제OpenStax 2권 · 3.3절 · 8번우리말 번역

완전제곱식을 이용하여 각 삼항식을 이항식의 제곱 또는 이항식의 제곱에 상수를 더한 꼴로 나타내세요.

−x2−2x+4-{x}^{2}-2x+4

답 쓰고 채점
다 풀었으면 정답 확인

−(x+1)2+5-{(x+1)}^{2}+5

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# 삼각치환계산보통자동 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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