[차현우] 실력편 미적분 (2018) - 치환적분과 부분적분 |
필수 예제 14-6 (3) |
전 이 문제가 삼각치환으로 안풀리던데, 원래 이거 삼각치환 형식 아닌가요?? 삼각 치환으로 풀린다면 풀이과정 보내주시면 감사하겠습니다. 유제 14-6 (3) 도요 |
삼각치환으로 풀이할 수도 있기는 합니다. 다만, 삼각치환으로 풀이하면 결국 다시 치환해야 하는 상황이 나오게 되어 조금 돌아가는 풀이가 됩니다.
삼각치환으로 풀이를 해보면, x = sinθ 라고 치환하면, dx/dθ = cosθ 가 되어,
∫x³/√(1-x²) dx
= ∫(sin³θ/cosθ) cosθdθ
= ∫sin³θdθ
= ∫sinθ(1-cos²θ)dθ 에서, cosθ = y 로 치환하면, -sinθ = dy/dθ 가 되어,
∫sinθ(1-cos²θ)dθ
= ∫(-1 + y²)dy
= y³/3 - y + C 에서, x = sinθ, y = cosθ 에서, x² + y² = 1, y = √(1-x²) 에서,
y³/3 - y + C
= (1/3)(y² - 3)y + C
= (1/3)(1-x²-3)√(1-x²) + C
= -(1/3)(x²+2)√(1-x²) + C 가 됩니다.
유제의 경우에는
∫1/x√(x²+1) dx 에서, x = tanθ 라고 하면, 1+x² = sec²θ, dx/dθ = sec²θ 이 되어,
∫1/tanθsecθ × sec²θdθ
= ∫secθ/tanθ dθ
= ∫1/sinθ dθ
= ∫sinθ/sin²θ dθ
= ∫sinθ/(1-cos²θ) dθ 에서, cosθ = y 라고 치환하면, -sinθ = dy/dθ 가 되어,
∫1/(1-y²) (-dy)
= (1/2)∫{1/(y-1) - 1/(y+1)}dy
= (1/2){ln|y-1| - ln|y+1|} + C
= (1/2)ln|y-1|/|y+1| + C
= (1/2)ln|cosθ - 1|/|cosθ +1| + C
= (1/2)ln(1-cosθ)/(1+cosθ) + C
= (1/2)ln(1-cosθ)²/sin²θ
= ln(1-cosθ)/|sinθ| + C 에서,
= (1-cosθ)/|sinθ| = (1/cosθ - 1)/|tanθ|
= (secθ - 1)/|tanθ| = {√(x²+1) - 1}/|x| 이므로,
결국, ln[{√(x²+1) - 1}/|x|] + C 라는 결과가 나오게 됩니다.
p.s 늦은 답변 죄송합니다. |