삼각 치환법

Trigonometric substitution

수학에서 삼각함수 치환(trigonometric replacement) 미적분학에서 삼각 치환법은 적분을 평가하는 기법이다. 더욱이 삼차적 정체성을 이용하여 과격한 표현을 포함하는 특정 통합을 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: - x22 포함된 통합업체

= {\ x ID - = ^{2}\

사례 I의 예

Case I의 기하학적 구조

예 1

적분에서

우리는 사용할 수 있다.

그러면.

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 goes from to , then goes from to , so goes from to 그러면

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 ~ / 이 경우 실제 값의 음수가 될 수 있었다.

또는 경계 조건을 적용하기 전에 무기한 통합을 완전히 평가하십시오. 그럴 때는 해독제가 준다.

as before.

예 2

적분

= sin, d = d, = a {\ xa\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

그러면.

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.

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},.

한편, 이전에 얻은 항변수율에 대한 공식에 경계 용어를 직접 적용한다.

종전과 같이

사례 II: + x22 포함하는 통합형

= 1 + = 초 2}\ .

사례 II의 예

Case II의 기하학적 구조

예 1

적분에서

우리는 쓸 수 있다.

적분이 될 수 있도록

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 용어s 바로 해독제의 공식에 도달한다.

예를 들어, 확실한 적분.

= , x= 초 d θ d { { \^{2 을(를 대체하여 평가할 수 있다

아크탄 = = / 1이므로,

한편, 항변수율에 대한 공식에 경계 용어를 직접 적용한다.

전과 같은

예 2

적분

= , x = 초 d = x , xtan \ ,\, {x로 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

그러면.

이차 입방체의 적분부품별 통합을 사용하여 평가할 수 있다. 결과적으로.

사례2 III: x - a2 포함하는 통합업체

= 초{ {\ ID - 1= 2}\

사례 III의 예

Case III를 위한 기하학적 구조

다음과 같은 통합

삼각 대체보다 부분 분수로도 평가할 수 있다. 단, 적분

할 수 없다. 이 경우에 적절한 대체는 다음과 같다.

;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\tan \

그러면.

분자와 분모를(θ + +\ 곱하여 제2차 함수의 적분과 부품별로 체화된 제2차 함수의 적분을 평가할 수 있다.[3] 결과적으로.

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.

마지막 대체는 접선 반각 공식을 사용하는 Weierstrass 대체로 알려져 있다.

예를 들어,

쌍곡선 대체

쌍곡선 기능의 대체는 통합을 단순화하는 데도 사용될 수 있다.[4]

적분 1 a + x } x = x= x = d .

Then, using the identities and

참고 항목

참조

  1. ^ Stewart, James (2008). Calculus: Early Transcendentals (6th ed.). Brooks/Cole. ISBN 978-0-495-01166-8.
  2. ^ Thomas, George B.; Weir, Maurice D.; Hass, Joel (2010). Thomas' Calculus: Early Transcendentals (12th ed.). Addison-Wesley. ISBN 978-0-321-58876-0.
  3. ^ Stewart, James (2012). "Section 7.2: Trigonometric Integrals". Calculus - Early Transcendentals. United States: Cengage Learning. pp. 475–6. ISBN 978-0-538-49790-9.
  4. ^ Boyadzhiev, Khristo N. "Hyperbolic Substitutions for Integrals" (PDF). Retrieved 4 March 2013.