삼각함수로 치환하는 정적분

삼각함수로 치환하는 정적분

a2x2a2x2, 1a2x2의 꼴일 때

x=asinθ  (π2θπ2)

로 치환한 후 sin2θ+cos2θ=1을 이용한다.

x2+a2, 1x2+a2의 꼴일 때

x=atanθ  (π2<θ<π2)

로 치환한 후 tan2θ+1=sec2θ를 이용한다.

다음 정적분의 값을 구하여라.

204x2dx

x=2sinθ (π2θπ2)라 하면 x=0일 때 θ=0, x=2일 때 θ=π2이고, 양변을 x로 미분하면

1=2cosθdθdx     dx=2cosθdθ

따라서

204x2dx=π2044sin2θ2cosθdθ=π204cos2θ2cosθdθ=π204cos2θdθ=2π20(1+cos2θ)dθ=2[θ+12sin2θ]π20=π

다음 정적분의 값을 구하여라.

32011x2dx

x=sinθ (π2θπ2)라 하면 x=0일 때 θ=0, x=32일 때 θ=π3이고, 양변을 x로 미분하면

1=cosθdθdx     dx=cosθdθ

따라서

32011x2dx=π3011sin2θcosθdθ=π301cosθcosθdθ=π30dθ=[θ]π30=π3

다음 정적분의 값을 구하여라.

201x2+4dx

x=2tanθ (π2<θ<π2)라 하면 x=0일 때 θ=0, x=2일 때 θ=π4이고, 양변을 x로 미분하면

1=2sec2θdθdx     dx=2sec2θdθ

따라서

201x2+4dx=π402sec2θ4tan2θ+4dx=π402sec2θ4sec2θdx=π4012dθ=[12θ]π40=π8