적분 평가 기법
수학 에서 삼각함수 치환 (trigonometric replacement ) 미적분학 에서 삼각 치환법은 적분을 평가하는 기법이다. 더욱이 삼차적 정체성 을 이용하여 과격한 표현 을 포함하는 특정 통합 을 단순화할 수도 있다.[1] [2] 치환에 의한 통합의 다른 방법들과 마찬가지로, 확실한 적분을 평가할 때, 통합의 경계를 적용하기 전에 반분제를 완전히 추론하는 것이 더 간단할 수 있다.
사례 I: - x 가2 2 포함된 통합업체 x = sin θ {\displaystyle x=a\ sin \theta }, ID 1 - sin 2 = cos 2 {\displaystyle 1-\sin ^{2}\theta =\cos ^{2}\cos }.
사례 I의 예 예 1 적분에서
∫ d x a 2 − x 2 , {\displaystyle \int{\frac {dx}{\sqrt {a^{2}-x^{2}},} 우리는 사용할 수 있다.
x = a 죄를 짓다 θ , d x = a cas θ d θ , θ = 아크신 x a . \displaystyle x=a=a sin \theta,\d\theta,\cso \theta =\arcsin {\frac {x}{a}}. } 그러면.
∫ d x a 2 − x 2 = ∫ a cas θ d θ a 2 − a 2 죄를 짓다 2 θ = ∫ a cas θ d θ a 2 ( 1 − 죄를 짓다 2 θ ) = ∫ a cas θ d θ a 2 cas 2 θ = ∫ d θ = θ + C = 아크신 x a + C . {\displaystyle{\begin{정렬}\int{\frac{dx}{\sqrt{a^{2}-x^{2}}}}&=\int{\frac{a\cos \theta \,d\theta}{\sqrt{a^{2}-a^{2}\sin ^{2}\theta}}}\\[6pt]&, =\int{\frac{a\cos \theta \,d\theta}(1-\sin ^{2}\theta)}}}\\[6pt]&,=\int{\frac{a\cos \theta \,d\theta}{\sqrt{a^{2}\cos ^{2}\theta}}}\\[6pt]&,=\int d\theta \\는 경우에는 6pt.]&=\theta +C\\는 경우에는 6 pt]&=\arcsin {\frac {x}{a}+C. \end{정렬}}} 위의 단계는 a>0{\displaystyle a>0}과 보이지 θ>0{\displaystyle\cos \theta>0}이 필요하다.우리는 2{\displaystyle a^{2}의{\displaystyle}에가 주요 루트},π/2<−은 제한이 가해지;θ<>π/2{\displaystyle -\pi /2<,\theta<>\pi /2}역 죄를 사용하여 선택할 수 있습니다. e 함수
확실한 적분을 위해서는 통합의 한계가 어떻게 변하는지 파악해야 한다. For example, as x {\displaystyle x} goes from 0 {\displaystyle 0} to a / 2 {\displaystyle a/2} , then sin θ {\displaystyle \sin \theta } goes from 0 {\displaystyle 0} to 1 / 2 {\displaystyle 1/2} , so θ {\displaystyle \theta } goes from 0 {\displaystyle 0} to π / 6 {\disp 레이스타일 \pi /6 } 그러면
∫ 0 a / 2 d x a 2 − x 2 = ∫ 0 π / 6 d θ = π 6 . {\displaystyle \int _{0}^{a/2}{\frac {dx}{\sqrt {a^{2}-x^{2}}=\int _{0}^{0}{0}{\pi /6d\d\{\frac {\pi}{}}}}}}}}. } 한계를 고를 때는 어느 정도 주의가 필요하다. 왜냐하면 위에 통합성은− π/2<θ<>π/2{\displaystyle -\pi /2<,\theta<>\pi /2},θ{\theta\displaystyle}0{0\displaystyle}에서 π/6{\displaystyle \pi /6}. 이 제한 무시 갈 수 있도록 하고 사람 θ{\theta\displaystyle}π에서 갈 수 있도록 뽑혔을 수도 있다. {\displays tyle \pi } ~ 5 π / 6 {\displaystyle 5\pi /6}. 이 경우 실제 값의 음수가 될 수 있었다.
또는 경계 조건을 적용하기 전에 무기한 통합을 완전히 평가하십시오. 그럴 때는 해독제가 준다.
∫ 0 a / 2 d x a 2 − x 2 = arcsin ( x a ) 0 a / 2 = arcsin ( 1 2 ) − arcsin ( 0 ) = π 6 {\displaystyle \int _{0}^{a/2}{\frac {dx}{\sqrt {a^{2}-x^{2}}}}=\arcsin \left({\frac {x}{a}}\right){\Biggl }_{0}^{a/2}=\arcsin \left({\frac {1}{2}}\right)-\arcsin(0)={\frac {\pi }{6}}} as before. 예 2 적분
∫ a 2 − x 2 d x , {\displaystyle \int {\sqrt {a^{2}-x^{2}}\,dx,} x = 죄 sin θ , d x = cos d θ , θ = arcsin x a, {\displaystyle x=a\sin \theta ,\dx= a\cos \theta \,\d\theta =\rcsin {\x}{a}}}} 로 평가할 수 있다.
arcsine의 범위에 의해 어디서 a>0{\displaystyle a>0}도록 2){\displaystyle{\sqrt{a^{2}}}=a}, − π 2≤ θ ≤ π 2{\displaystyle-{\frac{\pi}{2}}\leq\theta \leq{\frac{\pi}{2}}}, cos θ ≥ 0{\displaystyle\cos \theta \geq 0}과 오리온 2 θ) 했을까 θ{\disp.laysty 레 \sqrt {\cos ^{2}\theta }=\cos \theta }.
그러면.
∫ a 2 − x 2 d x = ∫ a 2 − a 2 죄를 짓다 2 θ ( a cas θ ) d θ = ∫ a 2 ( 1 − 죄를 짓다 2 θ ) ( a cas θ ) d θ = ∫ a 2 ( cas 2 θ ) ( a cas θ ) d θ = ∫ ( a cas θ ) ( a cas θ ) d θ = a 2 ∫ cas 2 θ d θ = a 2 ∫ ( 1 + cas 2 θ 2 ) d θ = a 2 2 ( θ + 1 2 죄를 짓다 2 θ ) + C = a 2 2 ( θ + 죄를 짓다 θ cas θ ) + C = a 2 2 ( 아크신 x a + x a 1 − x 2 a 2 ) + C = a 2 2 아크신 x a + x 2 a 2 − x 2 + C . {\displaystyle{\begin{정렬}\int{\sqrt{a^{2}-x^{2}}}\,dx&,=\int{\sqrt{a^{2}-a^{2}\sin ^{2}\theta}}\,(a\cos \theta)\,d\theta \\[6pt]&, =\int{\sqrt{a^{2}(1-\sin ^{2}\theta)}}\,(a\cos \theta)\,d\theta \\[6pt]&, =\int{\sqrt{a^{2}(\cos ^{2}\theta)}}\,(a\cos \theta)\,d\theta \\[6pt]&,=\int(a\cos \theta)(a\cos \theta)\,d\thet.한 \\[6pt]&, =a^{2} \int \cos ^{2}\theta \,d\theta \\[6pt]&=a^{2}\int \left({\frac {1+\cos 2\theta }{2}}\right)\,d\theta \\[6pt]&={\frac {a^{2}}{2}}\left(\theta +{\frac {1}{2}}\sin 2\theta \right) +C\\[6pt]&={\frac {a^{2}}{2}}(\theta +\sin \theta \cos \theta )+C\\[6pt]&={\frac {a^{2}}{2}}\left(\arcsin {\frac {x}{a}}+{\frac {x}{a}}{\sqrt {1-{\frac {x^{2}}{a^{2}}}}}\right) +C\\[6pt]&={\frac {a^{2}}:\arcsin {\frac {x}{a}}+{\frac {x}{2}}:{\sqrt {a^{2}-x^{2}}+C. \end{정렬}}} 분명한 통합 내용은 범위를 변화 한번 대체와 θ)arcsin ){\displaystyle\theta =\arcsin{\frac{)}{를}}}, 범위는 값 − π 2≤ θ ≤ π 2{\displaystyle-{\frac{\pi}{2}}\leq\theta \leq{\frac{\pi}{2}}}. 또는, 이 마련한 방정식을 이용하여 결정되어야 한다. 그antiderivative을 위한 공식에 직접 Ary는 용어이다.
예를 들어, 확실한 적분.
∫ − 1 1 4 − x 2 d x , {\displaystyle \int_{)}^{1}{\sqrt{4-x^{2}}}\,dx,} 로 의 범위를 θ을 사용하여 결정되=2cos θ dθ{\,d\theta \theta\displaystyle x=2\sin\theta ,\,dx=2\cos})=2세의 θ, d)대체하여, 평가를 받을 수 있을까)arcsin x2{\displaystyle\theta =\arcsin{\frac{)}{2}}}.
이후arcsin (1/2))π/6{\displaystyle \arcsin(1/2)=\pi /6}과arcsin (− 1/2))− π/6{\displaystyle \arcsin(-1/2)=-\pi /6},.
∫ − 1 1 4 − x 2 d x = ∫ − π / 6 π / 6 4 − 4 죄를 짓다 2 θ ( 2 cas θ ) d θ = ∫ − π / 6 π / 6 4 ( 1 − 죄를 짓다 2 θ ) ( 2 cas θ ) d θ = ∫ − π / 6 π / 6 4 ( cas 2 θ ) ( 2 cas θ ) d θ = ∫ − π / 6 π / 6 ( 2 cas θ ) ( 2 cas θ ) d θ = 4 ∫ − π / 6 π / 6 cas 2 θ d θ = 4 ∫ − π / 6 π / 6 ( 1 + cas 2 θ 2 ) d θ = 2 [ θ + 1 2 죄를 짓다 2 θ ] − π / 6 π / 6 = [ 2 θ + 죄를 짓다 2 θ ] − π / 6 π / 6 = ( π 3 + 죄를 짓다 π 3 ) − ( − π 3 + 죄를 짓다 ( − π 3 ) ) = 2 π 3 + 3 . {\displaystyle{\begin{정렬}\int _{)}^{1}{\sqrt{4-x^{2}}}\,dx&, =\int _{-\pi /6}^{\pi /6}{\sqrt{4-4\sin ^{2}\theta}}\,(2\cos \theta)\,d\theta \\[6pt]&, =\int _{-\pi /6}^{\pi /6}{\sqrt{4(1-\sin ^{2}\theta)}}\,(2\cos \theta)\,d\theta \\[6pt]&, =\int _{-\pi /6}^{\pi /6}{\sqrt{4(\cos ^{2}\theta)}}\,(2\cos \theta)\,d\theta \\[6pt]&am.p/&=\int_{-\pi/ 6}^ᆱ(2\cos \theta)(2\cos \theta)\,d\theta \\[6pt]&,=4\int _{-\pi /6}^{\pi /6}\cos\,d\theta \\[6pt]& ^{2}\theta,=4\int _ᆵ^ᆶ\left({\frac{1+\cos 2\theta}{2}}\right)\,d\theta \\[6pt]&, =2\left[\theta+{\frac{1}{2}}\sin 2\theta \right]_ᆷ^ᆸ=[2\theta +\sin 2\theta]{\Biggl}[6pt]&.;=\left({\frac{ \pi }{3}}}\신{3}}\frac {}{3}\오른쪽)-\frac{{3}\pi }\pin \pin }{3}\pi \right)={\frac {}}{3}}}{3}}}}}}. \end{정렬}}} 한편, 이전에 얻은 항변수율에 대한 공식에 경계 용어를 직접 적용한다.
∫ − 1 1 4 − x 2 d x = [ 2 2 2 아크신 x 2 + x 2 2 2 − x 2 ] − 1 1 = ( 2 아크신 1 2 + 1 2 4 − 1 ) − ( 2 아크신 ( − 1 2 ) + − 1 2 4 − 1 ) = ( 2 ⋅ π 6 + 3 2 ) − ( 2 ⋅ ( − π 6 ) − 3 2 ) = 2 π 3 + 3 {\displaystyle {\begin{aligned}\int _{-1}^{1}{\sqrt {4-x^{2}}}\,dx&=\left[{\frac {2^{2}}{2}}\arcsin {\frac {x}{2}}+{\frac {x}{2}}{\sqrt {2^{2}-x^{2}}}\right]_{-1}^{1}\\[6pt]&=\left(2\arcsin {\frac {1}{2}}+{\frac {1}{2}}{\sqrt {4-1}}\right)-\left(2\arcsin \left(-{\frac {1}{2}}\right)+{\frac {-1}{2}}{\sqrt {4-1}}\right)\ \[6pt]&=\좌측(2\cdot {\frac {\pi }{6}}{6}}{3}\우측)-\좌측(2\cdot \좌측 \frac{}}{6}\우측)-{\frac {\sqrt{3}}}:{3}}\우측)\우측) \[6pt]&={\frac {2\pi }{3}+{\sqrt{3}}\end{aigned}}}} 종전과 같이
사례 II: + x 를2 2 포함하는 통합형 x = 황갈색 θ {\displaystyle x=a\tan \theta } , 그리고 ID 1 + 황갈색 2 = = 초 2 {\displaystyle 1+\tan ^{2}\theta =\ 2}\sec ^{2}\thea } .
사례 II의 예 예 1 적분에서
∫ d x a 2 + x 2 {\displaystyle \int {\frac {dx}{a^{2}+x^{2} }}}} 우리는 쓸 수 있다.
x = a 햇볕에 그을리다 θ , d x = a 초 2 θ d θ , θ = 아크탄의 x a , {\displaystyle x=a\tan \tan \theta,\d\theta \d\theta,\d\theta =\fractan {x}{a},} 적분이 될 수 있도록
∫ d x a 2 + x 2 = ∫ a 초 2 θ d θ a 2 + a 2 햇볕에 그을리다 2 θ = ∫ a 초 2 θ d θ a 2 ( 1 + 햇볕에 그을리다 2 θ ) = ∫ a 초 2 θ d θ a 2 초 2 θ = ∫ d θ a = θ a + C = 1 a 아크탄의 x a + C , {\displaystyle {\frac {dx}{a^{2}+x^{2} }}}&=\int{\frac {a\sec ^{2}\theta \,d\theta \}{a^{a^{2}+a^{2} }\tan ^{2}\theta }}\\[6pt]&=\int {\frac {a\sec ^{2}\theta \,d\theta }{a^{2}(1+\tan ^{2}\theta )}}\\[6pt]&=\int {\frac {a\sec ^{2}\theta \,d\theta }{a^{2}\sec ^{2}\theta }}\\[6pt]&=\int {\frac {d\theta }{a}}\\[6pt]&={\frac {\theta }{a}}+C\\[6pt]&={\frac {1}{a}}\arctan {\frac {x}{a}}+C,\end{aligned}}} ≠ 0 [\displaystyle a\neq 0} 을(를) 제공했다.
분명한 적분, 범위 변화 한번은 대체와 θ 범위에서 π 2<− 값)arctan ){\displaystyle\theta =\arctan{\frac{)}{를}}},, θ<>이 방정식을 이용해서 결정된다;π 2{\displaystyle-{\frac{\pi}{2}}<>\theta<>{\frac{\pi}{2}}}. 대신에, b. 적용되어 공연한다oundary 용어 s 바로 해독제의 공식에 도달한다.
예를 들어, 확실한 적분.
∫ 0 1 4 1 + x 2 d x {\displaystyle \int _{0}^{1}{\frac {4}{1+x^{2} }}}\,dx} x = 황갈색 θ , d x = 초 2 d θ d θ d θ { { { \tan \theta,\\dx=\sec ^{2}\d\ theta \\d\tea } 을(를) 대체하여 평가할 수 있다.
아크탄 an 0 = 0 {\displaystyle \arctan 0=0} 및 아크탄 1 = π / 4 {\displaystyle \arctan 1=\pi /4 } 이므로,
∫ 0 1 4 d x 1 + x 2 = 4 ∫ 0 1 d x 1 + x 2 = 4 ∫ 0 π / 4 초 2 θ d θ 1 + 햇볕에 그을리다 2 θ = 4 ∫ 0 π / 4 초 2 θ d θ 초 2 θ = 4 ∫ 0 π / 4 d θ = ( 4 θ ) 0 π / 4 = 4 ( π 4 − 0 ) = π . {\displaystyle {\regated}\int _{0}^{1}{\frac {4\,dx}{1+x^{2} }}}&=4\int _{0}^{1}{\frac {dx}{1+x^{2} }}}\\[6pt]&=4\int _{0}^{\pi /4}{\frac {\sec ^{2}\theta \,d\theta }{1+\tan ^{2}\theta }}\\[6pt]&=4\int _{0}^{\pi /4}{\frac {\sec ^{2}\theta \,d\theta }{\sec ^{2}\theta }}\\[6pt]&=4\int _{0}^{\pi /4}d\theta \\[6pt]&=(4\theta ){\Bigg }_{0}^{\pi /4}=4\left({\frac {\pi }{4}}-0\right)=\pi . \end{정렬}}} 한편, 항변수율에 대한 공식에 경계 용어를 직접 적용한다.
∫ 0 1 4 1 + x 2 d x = 4 ∫ 0 1 d x 1 + x 2 = 4 [ 1 1 아크탄의 x 1 ] 0 1 = 4 ( 아크탄의 x ) 0 1 = 4 ( 아크탄의 1 − 아크탄의 0 ) = 4 ( π 4 − 0 ) = π , {\displaystyle {\displaysty}\int _{0}^{1}{\frac {4}{1+x^{2} }}}\,dx&=4\int _{0}^{1}{\frac {dx}{1+x^{2} }}\\&=4\왼쪽[{\frac {1}{1}:{1}\Arctan {\\frac {1}{1}\right]_{0}^{1}\&=4(\arctan x){\\\\\\\\\\\} Bigg }_{0}^{1}\\&=4(\arctan 1-\arctan 0)\\&=4\좌({\fractan {}{4}-0\우)=\pi ,\ended{aigned}}}}}}}} 전과 같은
예 2 적분
∫ a 2 + x 2 d x {\displaystyle \int {\sqrt {a^{2}+x^{2} }}}\,{dx}} x = 황갈색 d , d x = 초 2 d θ , θ = 아크탄 x a , {\displaystyle x=a\tan \ tan \theta ,\,dx=a\2}\teta \\\ta =\fractan {x}{a},}}}} 로 평가할 수 있다.
어디서 a>0{\displaystyle a>0}도록 2){\displaystyle{\sqrt{a^{2}}}=a}, − π 2<θ<>π 2{\displaystyle-{\frac{\pi}{2}}<>\theta<>{\frac{\pi}{2}}}에 의해 범위의 아크 탄젠트, 섹 θ>0{\displaystyle\sec \theta>0}과초 2 θ)초 θ.{\displaystyle{\sqrt {\sec ^{2}\theta }}=\sec \theta }.
그러면.
∫ a 2 + x 2 d x = ∫ a 2 + a 2 햇볕에 그을리다 2 θ ( a 초 2 θ ) d θ = ∫ a 2 ( 1 + 햇볕에 그을리다 2 θ ) ( a 초 2 θ ) d θ = ∫ a 2 초 2 θ ( a 초 2 θ ) d θ = ∫ ( a 초 θ ) ( a 초 2 θ ) d θ = a 2 ∫ 초 3 θ d θ . {\displaystyle {\displaysty}\int {\sqrt {a^{2}+x^{2} }}}\,dx&=\int {\sqrt {a^{2}+a^{2} }\tan ^{2}\theta }}\,(a\sec ^{2}\theta )\,d\theta \\[6pt]&=\int {\sqrt {a^{2}(1+\tan ^{2}\theta )}}\,(a\sec ^{2}\theta )\,d\theta \\[6pt]&=\int {\sqrt {a^{2}\sec ^{2}\theta }}\,(a\sec ^{2}\theta )\,d\theta \\[6pt]&=\int (a\sec \theta )(a\sec ^{2}\theta )\,d\theta \\[6pt]&=a^{2}\int \sec ^{3}\theta \,d\theta . \\[6pt]\end{aigned}}} 이차 입방체의 적분 은 부품별 통합 을 사용하여 평가할 수 있다. 결과적으로.
∫ a 2 + x 2 d x = a 2 2 ( 초 θ 햇볕에 그을리다 θ + ln 초 θ + 햇볕에 그을리다 θ ) + C = a 2 2 ( 1 + x 2 a 2 ⋅ x a + ln 1 + x 2 a 2 + x a ) + C = 1 2 ( x a 2 + x 2 + a 2 ln x + a 2 + x 2 a ) + C . {\displaystyle {\displaysty}\int {\sqrt {a^{2}+x^{2} }}}\,dx&={\frac {a^{2}}{2}}(\sec \theta \tan \theta +\ln \sec \theta +\tan \theta )+C\\[6pt]&={\frac {a^{2}}{2}}\left({\sqrt {1+{\frac {x^{2}}{a^{2}}}}}\cdot {\frac {x}{a}}+\ln \left {\sqrt {1+{\frac {x^{2}}{a^{2}}}}}+{\frac {x}{a}}\right \right) +C\\[6pt]&={\frac {1}{1}{2}}\왼쪽(x{\sqrt{a^{2}+x^{2}) }}}+a^{2 }\ln \왼쪽 {\frac {x+{\sqrt {a^{2}+x^{2} }}}{a}\오른쪽 \오른쪽)+C \end{정렬}}}
사례 2 III: x - a 를2 포함하는 통합업체 x = 초 sec { {\displaystyle x=a\sec \theta }, ID sec 2 θ - 1 = 황갈색 2 θ . {\displaystyle \sec ^{2}\ta -1=\tan ^{ 2}\2}\tan ^.}
사례 III의 예 다음과 같은 통합
∫ d x x 2 − a 2 {\displaystyle \int{\frac {dx}{x^{2}-a^{2}}: 삼각 대체보다 부분 분수 로도 평가할 수 있다. 단, 적분
∫ x 2 − a 2 d x {\displaystyle \int {\sqrt {x^{2}-a^{2}}\,dx} 할 수 없다. 이 경우에 적절한 대체는 다음과 같다.
x = a 초 θ , d x = a 초 θ 햇볕에 그을리다 θ d θ , θ = 아크섹 x a , {\displaystyle x=a\sec \theta ,\dx=a\sec \tan \tan \tan \theta \d\theta \,\theta=\desec} {\frac}{a},},} ;는 어디에 사용하여<>)을 가정하여 0{\displaystyle a>0}도록 2){\displaystyle{\sqrt{a^{2}}}=a}고, 0≤θ<>π 2{\displaystyle 0\leq \theta<>{\frac{\pi}{2}}};0{\displaystyle x>0}, 황갈색 θ ≥ 0{\displaystyle\tan \theta \geq 0}및 tan2 θ){ θ.\displaystyle{\sq rt {\tan ^{2}\theta }}=\tan \tan \theta }.
그러면.
∫ x 2 − a 2 d x = ∫ a 2 초 2 θ − a 2 ⋅ a 초 θ 햇볕에 그을리다 θ d θ = ∫ a 2 ( 초 2 θ − 1 ) ⋅ a 초 θ 햇볕에 그을리다 θ d θ = ∫ a 2 햇볕에 그을리다 2 θ ⋅ a 초 θ 햇볕에 그을리다 θ d θ = ∫ a 2 초 θ 햇볕에 그을리다 2 θ d θ = a 2 ∫ ( 초 θ ) ( 초 2 θ − 1 ) d θ = a 2 ∫ ( 초 3 θ − 초 θ ) d θ . {\displaystyle{\begin{정렬}\int{\sqrt{x^{2}-a^{2}}}\,dx&,=\int{\sqrt{a^{2}\sec ^{2}\theta -a^{2}}}\cdota\sec\theta\tan\theta \,d\theta \\&, =\int{\sqrt{a^{2}(\sec ^{2}\theta))}}\cdota\sec\theta\tan\theta \,d\theta \\&,=\int{\sqrt{a^{2}\tan ^{2}\theta}}\cdota\sec\theta\tan\theta \,d\theta \\&,=\int a^{2}\sec \th.에타\tan ^{2}\th eta \\d\theta \&=a^{2}\int (\sec \theta )(\sec \sec \{2}\d\theta \&=a^{2}int(\sec ^{3}\thea -\sec \data.\ended}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}inta aligned} 분자와 분모를 (초 θ θ + 황갈색 tan ){\displaystyle (\sec \theta +\tan \ta )} 에 곱하여 제2차 함수의 적분 과 부품별로 체화된 제2차 함수의 적분 을 평가할 수 있다.[3] 결과적으로.
∫ x 2 − a 2 d x = a 2 2 ( 초 θ 햇볕에 그을리다 θ + ln 초 θ + 햇볕에 그을리다 θ ) − a 2 ln 초 θ + 햇볕에 그을리다 θ + C = a 2 2 ( 초 θ 햇볕에 그을리다 θ − ln 초 θ + 햇볕에 그을리다 θ ) + C = a 2 2 ( x a ⋅ x 2 a 2 − 1 − ln x a + x 2 a 2 − 1 ) + C = 1 2 ( x x 2 − a 2 − a 2 ln x + x 2 − a 2 a ) + C . {\displaystyle{\begin{정렬}\int{\sqrt{x^{2}-a^{2}}}\,dx&, ={\frac{{2a^}}{2}}(\sec\theta\tan \theta \sec+\tan \theta\theta +\ln)-a^{2}\ln\sec\theta+\tan \theta +C\\[6pt]&, ={\frac{{2a^}}{2}}(\sec\theta\tan \theta \sec+\tan \theta\theta -\ln)[6pt]&, ={\frac{{2a^}}{2}}\left({\frac{)}{를}}\cdot{\sqrt{{\frac{{2x^.}}{a^{2}}}) }}-\ln \왼쪽 {\frac {x}{a}+{\sqrt {{\frac{x^{2}}:{a^{2}}-1}\오른쪽 \오른쪽) +C\\[6pt]&={\frac {1}{1}{2}}:\좌(x{\sqrt {x^{2}-a^{2}}-a^{2}}-ln \좌) {\frac {x+{xqrt{2}-a^{2}}:{a}}{a\우측 \오른쪽)+C+C. \end{정렬}}} 때 x의<>을 사용할 때 π 2<θ≤ π{\displaystyle{\frac{\pi}{2}}<>\theta \leq \pi},;0{\displaystyle x<0}, 그을리다 θ ≤{\displaystyle\tan \theta \leq 0}, 그 대신에)− tan θ{\displaystyle{\sqrt{\tan ^{2}\theta}}=-\tan \theta}황갈색 2 θ을 의미하는 아크 시컨트의 범위는 0에서 주어진 일이 일어난다.사건.
삼각함수를 제거하는 대체물 치환법을 사용하여 삼각함수를 제거할 수 있다.
예를 들어.
∫ f ( 죄를 짓다 ( x ) , cas ( x ) ) d x = ∫ 1 ± 1 − u 2 f ( u , ± 1 − u 2 ) d u u = 죄를 짓다 ( x ) ∫ f ( 죄를 짓다 ( x ) , cas ( x ) ) d x = ∫ 1 ∓ 1 − u 2 f ( ± 1 − u 2 , u ) d u u = cas ( x ) ∫ f ( 죄를 짓다 ( x ) , cas ( x ) ) d x = ∫ 2 1 + u 2 f ( 2 u 1 + u 2 , 1 − u 2 1 + u 2 ) d u u = 햇볕에 그을리다 ( x 2 ) {\displaystyle {\begin{aligned}\int f(\sin(x),\cos(x))\,dx&=\int {\frac {1}{\pm {\sqrt {1-u^{2}}}}}f\left(u,\pm {\sqrt {1-u^{2}}}\right)\,du&&u=\sin(x)\\[6pt]\int f(\sin(x),\cos(x))\,dx&=\int {\frac {1}{\mp {\sqrt {1-u^{2}}}}}f\left(\pm {\sqrt {1-u^{2}}},u\right)\,du&&u=\cos(x)\ \[6pt]\int f(\sin(x),\cos(x)\,dx&=\int {2}{1+u^{2] }}}f\left({\frac {2u}{1+u^{2}},{\frac {1-u^{2}}:{1+u^{2} }}}\\\du&u=\tan \leftleft\tfrac {x}{2}}\오른쪽)\ \[6pt]\end{aigned}}} 마지막 대체는 접선 반각 공식 을 사용하는 Weierstrass 대체로 알려져 있다.
예를 들어,
∫ 4 cas x ( 1 + cas x ) 3 d x = ∫ 2 1 + u 2 4 ( 1 − u 2 1 + u 2 ) ( 1 + 1 − u 2 1 + u 2 ) 3 d u = ∫ ( 1 − u 2 ) ( 1 + u 2 ) d u = ∫ ( 1 − u 4 ) d u = u − u 5 5 + C = 햇볕에 그을리다 x 2 − 1 5 햇볕에 그을리다 5 x 2 + C . {\displaystyle {\pregated}\int {\frac {4\cos x}{3}}\,dx&=\int {2}{1+u^{2} }}}{\frac {4\좌편향\frac {1-u^{2}}:{1+u^{2} }}}}{\왼쪽(1+{\frac{1-u^{2}}:{1+u^{2} }}}\right)^{3}}}\,du=\int (1-u^{2})(1+u^{2})\,du\\&=\int (1-u^{4})\,du=u-{\frac {u^{5}}{5}}+C=\tan {\frac {x}{2}}-{\frac {1}{5}}\tan ^{5}{\frac {x}{2}}+C. \end{정렬}}}
쌍곡선 대체 쌍곡선 기능 의 대체는 통합을 단순화하는 데도 사용될 수 있다.[4]
적분 ∫a 1 a 2 + x 2 d x {\displaystyle \int {\frac {1}{\sqrt {a^{2}+x^{2 } }}}}\,dx }, 치환 x = sinh u {\ displaystyle x=a\sinh{u }, d x = cosh u d u . {\displaystyle dx=a\ cosh u\,du .}
Then, using the identities cosh 2 ( x ) − sinh 2 ( x ) = 1 {\displaystyle \cosh ^{2}(x)-\sinh ^{2}(x)=1} and sinh − 1 x = ln ( x + x 2 + 1 ) , {\displaystyle \sinh ^{-1}{x}=\ln(x+{\sqrt {x^{2}+1}}),}
∫ 1 a 2 + x 2 d x = ∫ a 코쉬 u a 2 + a 2 징징거리다 2 u d u = ∫ a 코쉬 u a 1 + 징징거리다 2 u d u = ∫ a 코쉬 u a 코쉬 u d u = u + C = 징징거리다 − 1 x a + C = ln ( x 2 a 2 + 1 + x a ) + C = ln ( x 2 + a 2 + x a ) + C {\displaystyle {\pregated}\int {\frac {1}{\sqrt {a^{2}+x^{2} }}}}\,dx&=\int {\frac {a\cosh u}{\sqrt {a^{2}+a^{2}\sinh ^{2}u}}}\,du\\[6pt]&=\int {\frac {a\cosh {u}}{a{\sqrt {1+\sinh ^{2}{u}}}}}\,du\\[6pt]&=\int {\frac {a\cosh {u}}{a\cosh u}}\,du\\[6pt]&=u+C\\[6pt]&=\sinh ^{-1}{\frac {x}{a}}+C\\[6pt]&=\ln \left({\sqrt {{\frac {x^{2}}{a^{2}}}+1}}+{\frac {x}{a}}\right) +C\\[6pt]&=\ln \left({\frac {{\sqrt{x^{2}+a^{2) }}}+x}{a}\오른쪽)+ C\end{aigned}}
참고 항목 위키다양성은 삼각계 대체 에 대한 학습 자원을 가지고 있다.
참조