$$$\frac{\pi}{2 x^{2} \sqrt{x^{2} - 1}}$$$의 적분

$$$\int \frac{\pi}{2 x^{2} \sqrt{x^{2} - 1}}\, dx$$$을(를) 구하시오.

상수배 법칙 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$을 $$$c=\frac{\pi}{2}$$$와 $$$f{\left(x \right)} = \frac{1}{x^{2} \sqrt{x^{2} - 1}}$$$에 적용하세요:

$${\color{red}{\int{\frac{\pi}{2 x^{2} \sqrt{x^{2} - 1}} d x}}} = {\color{red}{\left(\frac{\pi \int{\frac{1}{x^{2} \sqrt{x^{2} - 1}} d x}}{2}\right)}}$$

$$$x=\cosh{\left(u \right)}$$$라 하자.

따라서 $$$dx=\left(\cosh{\left(u \right)}\right)^{\prime }du = \sinh{\left(u \right)} du$$$ (풀이 과정은 »에서 볼 수 있습니다).

또한 $$$u=\operatorname{acosh}{\left(x \right)}$$$가 성립한다.

피적분함수는 다음과 같이 바뀝니다

$$$\frac{1}{x^{2} \sqrt{x^{2} - 1}} = \frac{1}{\sqrt{\cosh^{2}{\left( u \right)} - 1} \cosh^{2}{\left( u \right)}}$$$

$$$\cosh^{2}{\left( u \right)} - 1 = \sinh^{2}{\left( u \right)}$$$ 항등식을 사용하시오:

$$$\frac{1}{\sqrt{\cosh^{2}{\left( u \right)} - 1} \cosh^{2}{\left( u \right)}}=\frac{1}{\sqrt{\sinh^{2}{\left( u \right)}} \cosh^{2}{\left( u \right)}}$$$

$$$\sinh{\left( u \right)} \ge 0$$$라고 가정하면, 다음을 얻습니다:

$$$\frac{1}{\sqrt{\sinh^{2}{\left( u \right)}} \cosh^{2}{\left( u \right)}} = \frac{1}{\sinh{\left( u \right)} \cosh^{2}{\left( u \right)}}$$$

적분은 다음과 같이 됩니다

$$\frac{\pi {\color{red}{\int{\frac{1}{x^{2} \sqrt{x^{2} - 1}} d x}}}}{2} = \frac{\pi {\color{red}{\int{\frac{1}{\cosh^{2}{\left(u \right)}} d u}}}}{2}$$

피적분함수를 쌍곡선 시컨트로 나타내시오:

$$\frac{\pi {\color{red}{\int{\frac{1}{\cosh^{2}{\left(u \right)}} d u}}}}{2} = \frac{\pi {\color{red}{\int{\operatorname{sech}^{2}{\left(u \right)} d u}}}}{2}$$

$$$\operatorname{sech}^{2}{\left(u \right)}$$$의 적분은 $$$\int{\operatorname{sech}^{2}{\left(u \right)} d u} = \tanh{\left(u \right)}$$$:

$$\frac{\pi {\color{red}{\int{\operatorname{sech}^{2}{\left(u \right)} d u}}}}{2} = \frac{\pi {\color{red}{\tanh{\left(u \right)}}}}{2}$$

다음 $$$u=\operatorname{acosh}{\left(x \right)}$$$을 기억하라:

$$\frac{\pi \tanh{\left({\color{red}{u}} \right)}}{2} = \frac{\pi \tanh{\left({\color{red}{\operatorname{acosh}{\left(x \right)}}} \right)}}{2}$$

따라서,

$$\int{\frac{\pi}{2 x^{2} \sqrt{x^{2} - 1}} d x} = \frac{\pi \sqrt{x - 1} \sqrt{x + 1}}{2 x}$$

적분 상수를 추가하세요:

$$\int{\frac{\pi}{2 x^{2} \sqrt{x^{2} - 1}} d x} = \frac{\pi \sqrt{x - 1} \sqrt{x + 1}}{2 x}+C$$

$$$\int \frac{\pi}{2 x^{2} \sqrt{x^{2} - 1}}\, dx = \frac{\pi \sqrt{x - 1} \sqrt{x + 1}}{2 x} + C$$$A