x=asinθ (−2π≤θ≤2π)로 놓으면 a2−x2=a2cos2θ이고, 이 범위에서는 cosθ≥0이므로 a2−x2=acosθ예요. dx=acosθdθ도 함께 바꿔요.
∫011−x2dx=∫02πcos2θdθ=4π
x가 0→1일 때 θ는 0→2π예요. 분모에 a2+x2이 있으면 x=atanθ로 놓아요. 그러면 a2+x2=cos2θa2, dx=cos2θadθ가 되어 cos2θ가 약분돼요.
예제
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01근호가 없어지는 치환은?∫16−x2dx답닫기
답x=4sinθ
풀이
- sin2θ+cos2θ=1을 쓰고 싶어요. x=4sinθ로 두면 근호 안은
- 16−(4sinθ)2=16cos2θ
- 제곱 꼴이 되므로 근호가 벗겨져요. tan이나 θ 그대로로는 제곱 꼴이 되지 않아요
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02분모가 cos2θ1의 상수배가 되는 치환은?∫4+x2dx답닫기
답x=2tanθ
풀이
- 여기서는 1+tan2θ=cos2θ1을 써요. x=2tanθ로 두면 분모는
- 4+(2tanθ)2=cos2θ4
- sin으로 두면 1−sin2θ 꼴이 되어 분모가 정리되지 않아요
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03□에 들어갈 것은?x=3sinθ⇒dx=□dθ답닫기
답3cosθ
풀이
- x를 θ에 대해 미분해요
- x=3sinθdθdx=3cosθ
- sin을 미분하면 cos이에요. 마이너스 부호는 cos을 미분할 때만 붙어요
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04x가 0→1일 때 θ는?x=sinθ(−2π≤θ≤2π)답닫기
답0→2π
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05대입하면?x=2sinθ(−2π≤θ≤2π),4−x2답닫기
답2cosθ
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06□에 들어갈 것은?x=5sinθ⇒dx=□dθ답닫기
답5cosθ
풀이
- x를 θ에 대해 미분해요
- x=5sinθdθdx=5cosθ
- sin을 미분하면 cos이에요. 마이너스 부호는 cos을 미분할 때만 붙어요
자주 묻는 질문
Q1왜 θ의 범위를 −2π≤θ≤2π로 하나요?답닫기
A이 범위에서는
cosθ≥0이므로
a2cos2θ=acosθ로 부호 걱정 없이 근호를 없앨 수 있어요. 또
x와
θ가 일대일로 대응하므로 적분 구간도 하나로 정해져요.
Q2sin과 tan은 어떻게 구별해서 쓰나요?답닫기
Aa2−x2이면
x=asinθ,
a2+x2이면
x=atanθ예요.
1−sin2θ=cos2θ와
1+tan2θ=cos2θ1 중 어느 것을 쓰는지로 정해져요.