$$$\cos{\left(2 x \right)} \tan{\left(x \right)}$$$의 적분

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

코사인의 이중각 공식을 이용하여 적분함수를 다시 표현하시오. $$$\cos{\left(2 x \right)}=2 \cos^{2}{\left(x \right)} - 1$$$:

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

다시 쓰기:

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

각 항별로 적분하십시오:

$${\color{red}{\int{\left(2 \cos^{2}{\left(x \right)} \tan{\left(x \right)} - \tan{\left(x \right)}\right)d x}}} = {\color{red}{\left(\int{2 \cos^{2}{\left(x \right)} \tan{\left(x \right)} d x} - \int{\tan{\left(x \right)} d x}\right)}}$$

탄젠트를 $$$\tan\left(x\right)=\frac{\sin\left(x\right)}{\cos\left(x\right)}$$$ 형태로 다시 쓰십시오:

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

$$$u=\cos{\left(x \right)}$$$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 됩니다.

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

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

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

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

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

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

$$\ln{\left(\left|{{\color{red}{u}}}\right| \right)} + \int{2 \cos^{2}{\left(x \right)} \tan{\left(x \right)} d x} = \ln{\left(\left|{{\color{red}{\cos{\left(x \right)}}}}\right| \right)} + \int{2 \cos^{2}{\left(x \right)} \tan{\left(x \right)} d x}$$

상수배 법칙 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$을 $$$c=2$$$와 $$$f{\left(x \right)} = \cos^{2}{\left(x \right)} \tan{\left(x \right)}$$$에 적용하세요:

$$\ln{\left(\left|{\cos{\left(x \right)}}\right| \right)} + {\color{red}{\int{2 \cos^{2}{\left(x \right)} \tan{\left(x \right)} d x}}} = \ln{\left(\left|{\cos{\left(x \right)}}\right| \right)} + {\color{red}{\left(2 \int{\cos^{2}{\left(x \right)} \tan{\left(x \right)} d x}\right)}}$$

피적분함수를 다시 쓰십시오:

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

$$$u=\sin{\left(x \right)}$$$라 하자.

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

따라서,

$$\ln{\left(\left|{\cos{\left(x \right)}}\right| \right)} + 2 {\color{red}{\int{\sin{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)} d x}}} = \ln{\left(\left|{\cos{\left(x \right)}}\right| \right)} + 2 {\color{red}{\int{u d u}}}$$

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

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

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

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

따라서,

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

적분 상수를 추가하세요:

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

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