$$$\sin^{2}{\left(x \right)} \tan{\left(x \right)} \sec^{2}{\left(x \right)}$$$의 적분

$$$\int \sin^{2}{\left(x \right)} \tan{\left(x \right)} \sec^{2}{\left(x \right)}\, dx$$$을(를) 구하시오.

피적분함수를 다시 쓰십시오:

$${\color{red}{\int{\sin^{2}{\left(x \right)} \tan{\left(x \right)} \sec^{2}{\left(x \right)} d x}}} = {\color{red}{\int{\frac{\sin^{3}{\left(x \right)}}{\cos^{3}{\left(x \right)}} d x}}}$$

사인 하나를 분리해 내고 나머지는 코사인으로 표현하되, $$$\alpha=x$$$를 사용한 $$$\sin^2\left(\alpha \right)=-\cos^2\left(\alpha \right)+1$$$ 공식을 이용하라.:

$${\color{red}{\int{\frac{\sin^{3}{\left(x \right)}}{\cos^{3}{\left(x \right)}} d x}}} = {\color{red}{\int{\frac{\left(1 - \cos^{2}{\left(x \right)}\right) \sin{\left(x \right)}}{\cos^{3}{\left(x \right)}} d x}}}$$

$$$u=\cos{\left(x \right)}$$$라 하자.

그러면 $$$du=\left(\cos{\left(x \right)}\right)^{\prime }dx = - \sin{\left(x \right)} dx$$$ (단계는 »에서 볼 수 있습니다), 그리고 $$$\sin{\left(x \right)} dx = - du$$$임을 얻습니다.

적분은 다음과 같이 다시 쓸 수 있습니다.

$${\color{red}{\int{\frac{\left(1 - \cos^{2}{\left(x \right)}\right) \sin{\left(x \right)}}{\cos^{3}{\left(x \right)}} d x}}} = {\color{red}{\int{\left(- \frac{1 - u^{2}}{u^{3}}\right)d u}}}$$

상수배 법칙 $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$을 $$$c=-1$$$와 $$$f{\left(u \right)} = \frac{1 - u^{2}}{u^{3}}$$$에 적용하세요:

$${\color{red}{\int{\left(- \frac{1 - u^{2}}{u^{3}}\right)d u}}} = {\color{red}{\left(- \int{\frac{1 - u^{2}}{u^{3}} d u}\right)}}$$

Expand the expression:

$$- {\color{red}{\int{\frac{1 - u^{2}}{u^{3}} d u}}} = - {\color{red}{\int{\left(- \frac{1}{u} + \frac{1}{u^{3}}\right)d u}}}$$

각 항별로 적분하십시오:

$$- {\color{red}{\int{\left(- \frac{1}{u} + \frac{1}{u^{3}}\right)d u}}} = - {\color{red}{\left(\int{\frac{1}{u^{3}} d u} - \int{\frac{1}{u} d u}\right)}}$$

멱법칙($$$\int u^{n}\, du = \frac{u^{n + 1}}{n + 1}$$$ $$$\left(n \neq -1 \right)$$$)을 $$$n=-3$$$에 적용합니다:

$$\int{\frac{1}{u} d u} - {\color{red}{\int{\frac{1}{u^{3}} d u}}}=\int{\frac{1}{u} d u} - {\color{red}{\int{u^{-3} d u}}}=\int{\frac{1}{u} d u} - {\color{red}{\frac{u^{-3 + 1}}{-3 + 1}}}=\int{\frac{1}{u} d u} - {\color{red}{\left(- \frac{u^{-2}}{2}\right)}}=\int{\frac{1}{u} d u} - {\color{red}{\left(- \frac{1}{2 u^{2}}\right)}}$$

$$$\frac{1}{u}$$$의 적분은 $$$\int{\frac{1}{u} d u} = \ln{\left(\left|{u}\right| \right)}$$$:

$${\color{red}{\int{\frac{1}{u} d u}}} + \frac{1}{2 u^{2}} = {\color{red}{\ln{\left(\left|{u}\right| \right)}}} + \frac{1}{2 u^{2}}$$

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

$$\ln{\left(\left|{{\color{red}{u}}}\right| \right)} + \frac{{\color{red}{u}}^{-2}}{2} = \ln{\left(\left|{{\color{red}{\cos{\left(x \right)}}}}\right| \right)} + \frac{{\color{red}{\cos{\left(x \right)}}}^{-2}}{2}$$

따라서,

$$\int{\sin^{2}{\left(x \right)} \tan{\left(x \right)} \sec^{2}{\left(x \right)} d x} = \ln{\left(\left|{\cos{\left(x \right)}}\right| \right)} + \frac{1}{2 \cos^{2}{\left(x \right)}}$$

적분 상수를 추가하세요:

$$\int{\sin^{2}{\left(x \right)} \tan{\left(x \right)} \sec^{2}{\left(x \right)} d x} = \ln{\left(\left|{\cos{\left(x \right)}}\right| \right)} + \frac{1}{2 \cos^{2}{\left(x \right)}}+C$$

$$$\int \sin^{2}{\left(x \right)} \tan{\left(x \right)} \sec^{2}{\left(x \right)}\, dx = \left(\ln\left(\left|{\cos{\left(x \right)}}\right|\right) + \frac{1}{2 \cos^{2}{\left(x \right)}}\right) + C$$$A