공통적으로 부딪히고 까다로운 일체형
2차 입방체의 적분 은 기초 미적분학 의 빈번하고[1] 도전적인 무기한 적분이다.
∫ 초 3 x d x = 1 2 ( 초 x 햇볕에 그을리다 x + ln 초 x + 햇볕에 그을리다 x ) + C . {\displaystyle \int \sec ^{3}x\,dx={\frac {1}{1}2}}(\sec x\tan x+\ln \len \sec x+\tan x\right )+C. } 이 특별한 해독제가 특별한 주의를 기울일 만한 이유는 여러 가지가 있다.
더 높은 홀수 세컨트의 통합을 더 낮은 세컨트로 줄이는 데 사용되는 기술은 가장 단순한 경우인 이 경우에 완전히 존재한다. 다른 사건들도 같은 방법으로 처리된다. 통합에서 쌍곡선 함수의 효용은 제2의 홀수 힘(접선의 힘도 포함될 수 있음)의 경우에 증명될 수 있다. 이것은 일반적으로 1년차 미적분 과정에서 이루어지는 여러 통합 중 하나로, 가장 자연스러운 진행 방법은 부품별 통합 과 함께 시작했던 것과 같은 적분으로 되돌아가는 것이다(또한 사인 또는 코사인 함수를 가진 지수함수 의 산물의 적분이다, 그럼에도 불구하고 또 다른 통합은 사인 또는 코사인 함수의 적분이다). 코사인 함수). 이 적분은 폼의 적분을 평가하는 데 사용된다. ∫ a 2 + x 2 d x , {\displaystyle \int {\sqrt {a^{2}+x^{2} }}}\,dx,} 여기 서 {\displaystyle a} 은 (는) 상수. 특히 다음과 같은 문제에 나타난다.
파생어 부품별 통합 이 해독제 는 다음 과 같이 부품별 통합 에 의해 발견될 수 있다.[2]
∫ 초 3 x d x = ∫ u d v = u v − ∫ v d u {\displaystyle \int \sec ^{3}x\,dx=\int u\,propert=uv-\int v\,du} 어디에
u = 초 x , d v = 초 2 x d x , v = 햇볕에 그을리다 x , d u = 초 x 햇볕에 그을리다 x d x . {\displaystyle u=\sec x,\dv=\sec ^{2}x\,dx,\dv=\tan x,\dx.} 그러면
∫ 초 3 x d x = ∫ ( 초 x ) ( 초 2 x ) d x = 초 x 햇볕에 그을리다 x − ∫ 햇볕에 그을리다 x ( 초 x 햇볕에 그을리다 x ) d x = 초 x 햇볕에 그을리다 x − ∫ 초 x 햇볕에 그을리다 2 x d x = 초 x 햇볕에 그을리다 x − ∫ 초 x ( 초 2 x − 1 ) d x = 초 x 햇볕에 그을리다 x − ( ∫ 초 3 x d x − ∫ 초 x d x ) = 초 x 햇볕에 그을리다 x − ∫ 초 3 x d x + ∫ 초 x d x . {\displaystyle {\begin{aligned}\int \sec ^{3}x\,dx&{}=\int (\sec x)(\sec ^{2}x)\,dx\\&{}=\sec x\tan x-\int \tan x\,(\sec x\tan x)\,dx\\&{}=\sec x\tan x-\int \sec x\tan ^{2}x\,dx\\&{}=\sec x\tan x-\int \sec x\,(\sec ^{2}x-1)\,dx\\&{}=\sec x\tan x-\left(\int \sec ^{3}x\,dx-\int \sec x\,dx\right)\ \&{}=\sec x-\tan x-\int \sec ^{3}x\,dx+\int \sec x\,dx. \end{정렬}}} 다음으로 방금 파생된 동일성의 양쪽에 ∫ 초 3 x x {\displaystyle \int \int \sec ^{3}x\,dx} 를 추가하십시오.[a]
2 ∫ 초 3 x d x = 초 x 햇볕에 그을리다 x + ∫ 초 x d x = 초 x 햇볕에 그을리다 x + ln 초 x + 햇볕에 그을리다 x + C , {\displaystyle {\begin}2\int \sec ^{3x\,dx&=\sec x\,dx\&=\sec x\tan x+\ln\left \sec x+\tan x+\right +C,\ended}}}} secant 함수의 적분 은 ∫ 초 x d x = ln 초 + x + tan x + C . {\sec x\,dx=\ln \sec x+\tan x +C이다. } [2]
마지막으로 양쪽을 2로 나눈다.
∫ 초 3 x d x = 1 2 ( 초 x 햇볕에 그을리다 x + ln 초 x + 햇볕에 그을리다 x ) + C , {\displaystyle \int \sec ^{3}x\,dx={\frac {1}{1}2}}(\sec x\tan x+\ln\len \left \sec x+\tan x\right )+C,} 파생될 예정이었습니다.[2]
합리적인 함수의 적분으로 축소 ∫ 초 3 x d x = ∫ d x cas 3 x = ∫ cas x d x cas 4 x = ∫ cas x d x ( 1 − 죄를 짓다 2 x ) 2 = ∫ d u ( 1 − u 2 ) 2 {\displaystyle \int \sec ^{3}x\,dx=\int {\frac {dx}{\cos ^{3}x}}=\int {\frac {\cos x\,dx}{\cos ^{4}x}}=\int {\frac {\cos x\,dx}{(1-\sin ^{2}x)^{2}}}=\int {\frac {du}{(1-u^{2})^{2}}}} 여기서 u = sin x x {\displaystyle u=\sin x } 따라서 du = cos x d x {\displaystyle du=\cos x\,dx }. 이것은 부분 분수 에 의한 분해를 인정한다.
1 ( 1 − u 2 ) 2 = 1 ( 1 + u ) 2 ( 1 − u ) 2 = 1 / 4 1 + u + 1 / 4 ( 1 + u ) 2 + 1 / 4 1 − u + 1 / 4 ( 1 − u ) 2 . {\displaystyle {\frac {1}{{{{{{{{{-u^{2}}={\frac {1}{1}{1+u)^{2}}={\frac {1/4}{1+u}{1/4}{1+u}{1/4}{1+u)^{2} }}}+{\frac{1/4}{1-u}+{1-u}+{\frac{1/4}{(1-u)^{2}}. } 기간별 차별화 방지 용어는 다음과 같다.
∫ 초 3 x d x = 1 4 ln 1 + u − 1 / 4 1 + u − 1 4 ln 1 − u + 1 / 4 1 − u + C = 1 4 ln 1 + u 1 − u + 1 2 ( u 1 − u 2 ) + C = 1 4 ln 1 + 죄를 짓다 x 1 − 죄를 짓다 x + 1 2 ( 죄를 짓다 x cas 2 x ) + C = 1 4 ln 1 + 죄를 짓다 x 1 − 죄를 짓다 x + 1 2 초 x 햇볕에 그을리다 x + C = 1 4 ln ( 1 + 죄를 짓다 x ) 2 1 − 죄를 짓다 2 x + 1 2 초 x 햇볕에 그을리다 x + C = 1 4 ln ( 1 + 죄를 짓다 x ) 2 cas 2 x + 1 2 초 x 햇볕에 그을리다 x + C = 1 4 ln 1 + 죄를 짓다 x cas x 2 + 1 2 초 x 햇볕에 그을리다 x + C = 1 2 ln 1 + 죄를 짓다 x cas x + 1 2 초 x 햇볕에 그을리다 x + C = 1 2 ( ln 초 x + 햇볕에 그을리다 x + 초 x 햇볕에 그을리다 x ) + C . {\displaystyle {\begin{aligned}\int \sec ^{3}x\,dx&={\frac {1}{4}}\ln 1+u -{\frac {1/4}{1+u}}-{\frac {1}{4}}\ln 1-u +{\frac {1/4}{1-u}}+C\\[6pt]&={\frac {1}{4}}\ln {\Biggl }{\frac {1+u}{1-u}}{\Biggl }+{\frac {1}{2}}\left({\frac {u}{1-u^{2}}}\right) +C\\\[6pt]&={\frac {1}{4}\ln {\Biggl }{1+\sin x}{1-\sin x}}{\Biggl }}{1}{1}{1}{\frac {\sin x}}}}{\cos{2}x}\오른쪽) +C\\[6pt]&, ={\frac{1}{4}}\ln \left{\frac{1+\sin)}{1-\sin)}}\right +{\frac{1}{2}}\secx\tan x+C\\[6pt]&, ={\frac{1}{4}}\ln \left{\frac{{2(1+\sin))^}}{1-\sin ^{2}x}}\right +{\frac{1}{2}}\secx\tan x+C\\[6pt]&, ={\frac{1}{4}}\ln \left{\frac{{2(1+\sin))^}}{\cos ^{2}x}}\right +{\frac{1}{2}}\secx\tan x+C\\[6pt]&, ={\frac{1}{4}}.\ln \left{\frac {1+\sin x}{\cos x}}\right ^{2}+{\frac {1}{2}}\sec x\tan x+C\\[6pt]&={\frac {1}{2}}\ln \left {\frac {1+\sin x}{\cos x}}\right +{\frac {1}{2}}\sec x\tan x+C\\[6pt]&={\frac {1}{2}}(\ln \sec x+\tan x +\sec x\tan x)+C. \end{정렬}}} 쌍곡선 함수 형식 의 통합: ∫sec n x tanm x x d x x \\dstaystyle \int \int \sec \{n}x\,dx} 는 n {\displaystyle n} 이 (가) 짝수이거나 n {\displaysty n} 과 m {\displaystym} 이 (이상인 경우)을 사용하여 줄일 수 있다 . n {\displaystyle n} 이 (가) 홀수 이고 m {\displaystyle m} 이 (가) 짝수인 경우 쌍곡선 대체물을 사용하여 쌍곡선 전력 감소 공식으로 부품별 중첩된 통합을 대체할 수 있다.
초 x = 코쉬 u 햇볕에 그을리다 x = 징징거리다 u 초 2 x d x = 코쉬 u d u 또는 초 x 햇볕에 그을리다 x d x = 징징거리다 u d u 초 x d x = d u 또는 d x = 바느질하다 u d u u = 아르코쉬의 ( 초 x ) = 아르진 ( 햇볕에 그을리다 x ) = ln 초 x + 햇볕에 그을리다 x {\displaystyle {\begin{aligned}\sec x&{}=\cosh u\\[6pt]\tan x&{}=\sinh u\\[6pt]\sec ^{2}x\,dx&{}=\cosh u\,du{\text{ or }}\sec x\tan x\,dx=\sinh u\,du\\[6pt]\sec x\,dx&{}=\,du{\text{ or }}dx=\operatorname {sech} u\,du\\[6pt]u&{}=\operatorname {arcosh} (\sec x)=\operatorname {arsinh} (\tan x)=\ln \sec x+\tan x \end{aligned}}} ∫ 초 d x x x = ln 초 x + tan x x \ \\dx=\ln \sec x+\tan x} 은(는) 이 대체에서 직접 따온다는 점에 유의하십시오.
∫ 초 3 x d x = ∫ 코쉬 2 u d u = 1 2 ∫ ( 코쉬 2 u + 1 ) d u = 1 2 ( 1 2 징징거리다 2 u + u ) + C = 1 2 ( 징징거리다 u 코쉬 u + u ) + C = 1 2 ( 초 x 햇볕에 그을리다 x + ln 초 x + 햇볕에 그을리다 x ) + C {\displaystyle {\regated}\int \sec ^{3}x\,dx&{}=\int \cosh ^{2}u\,du\[6pt]&#&#&#&#  {}={\frac{1}{2}}\int(\cosh 2u+1)\,du\\[6pt]& {}={\frac {1}{1}:{2}}:\왼쪽 사진\frac {1}{1}:{2}}:\sinh 2u+u\오른쪽) +C\\[6pt]& {}={\frac{1}{2}}(\sinh u\cosh u+u) +C\\[6pt]& {}={\frac {1}{1}:{2}}(\sec x\tan x+\ln \left \sec x+\ln \sec x+\tan x\right )+C\\\\\ended}}}} 더 높은 홀수율 위의 부품에 의한 통합으로 1차 전력에 대한 2차 전력의 적분이 감소하였듯이, 유사한 프로세스는 1차 전력에 대한 더 높은 홀수 전력의 적분을 감소시킨다. 다음은 구문을 따르는 제2차 감량 공식이다.
∫ 초 n x d x = 초 n − 2 x 햇볕에 그을리다 x n − 1 + n − 2 n − 1 ∫ 초 n − 2 x d x (용) n ≠ 1 ) {\displaystyle \int \sec \{n}x\,dx={\frac {\sec}{n-2}x\,+\,{\frac {n-2}}:\int \sec ^{n-2}x\,dx\qquad {\text{}} }}\,\!} 또는:
∫ 초 n x d x = 초 n − 1 x 죄를 짓다 x n − 1 + n − 2 n − 1 ∫ 초 n − 2 x d x (용) n ≠ 1 ) {\displaystyle \int \sec \{n}x\,dx={\frac {\sec ^{n-1}x\,+\,{\frac {n-2}}\int \sec ^{n-2}x\,dx\qquad {\text}{} }}\,\!} 접선의 힘도 이항 확장을 이용하여 이항제의 기묘한 다항식을 형성하고 이 공식을 가장 큰 용어로 사용하며 이와 유사한 용어를 조합함으로써 수용할 수 있다.
참고 항목 메모들 ^ 통합의 상수는 나머지 적분 용어에 흡수된다.
참조