$$$\cot^{2}{\left(x + \frac{\pi}{4} \right)}$$$의 적분

$$$\int \cot^{2}{\left(x + \frac{\pi}{4} \right)}\, dx$$$을(를) 구하시오.

$$$u=x + \frac{\pi}{4}$$$라 하자.

그러면 $$$du=\left(x + \frac{\pi}{4}\right)^{\prime }dx = 1 dx$$$ (단계는 »에서 볼 수 있습니다), 그리고 $$$dx = du$$$임을 얻습니다.

따라서,

$${\color{red}{\int{\cot^{2}{\left(x + \frac{\pi}{4} \right)} d x}}} = {\color{red}{\int{\cot^{2}{\left(u \right)} d u}}}$$

$$$v=\cot{\left(u \right)}$$$라 하자.

그러면 $$$dv=\left(\cot{\left(u \right)}\right)^{\prime }du = - \csc^{2}{\left(u \right)} du$$$ (단계는 »에서 볼 수 있습니다), 그리고 $$$\csc^{2}{\left(u \right)} du = - dv$$$임을 얻습니다.

따라서,

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

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

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

분수식을 다시 쓰고 분리하세요:

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

각 항별로 적분하십시오:

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

상수 법칙 $$$\int c\, dv = c v$$$을 $$$c=1$$$에 적용하십시오:

$$\int{\frac{1}{v^{2} + 1} d v} - {\color{red}{\int{1 d v}}} = \int{\frac{1}{v^{2} + 1} d v} - {\color{red}{v}}$$

$$$\frac{1}{v^{2} + 1}$$$의 적분은 $$$\int{\frac{1}{v^{2} + 1} d v} = \operatorname{atan}{\left(v \right)}$$$:

$$- v + {\color{red}{\int{\frac{1}{v^{2} + 1} d v}}} = - v + {\color{red}{\operatorname{atan}{\left(v \right)}}}$$

다음 $$$v=\cot{\left(u \right)}$$$을 기억하라:

$$\operatorname{atan}{\left({\color{red}{v}} \right)} - {\color{red}{v}} = \operatorname{atan}{\left({\color{red}{\cot{\left(u \right)}}} \right)} - {\color{red}{\cot{\left(u \right)}}}$$

다음 $$$u=x + \frac{\pi}{4}$$$을 기억하라:

$$- \cot{\left({\color{red}{u}} \right)} + \operatorname{atan}{\left(\cot{\left({\color{red}{u}} \right)} \right)} = - \cot{\left({\color{red}{\left(x + \frac{\pi}{4}\right)}} \right)} + \operatorname{atan}{\left(\cot{\left({\color{red}{\left(x + \frac{\pi}{4}\right)}} \right)} \right)}$$

따라서,

$$\int{\cot^{2}{\left(x + \frac{\pi}{4} \right)} d x} = - \cot{\left(x + \frac{\pi}{4} \right)} + \operatorname{atan}{\left(\cot{\left(x + \frac{\pi}{4} \right)} \right)}$$

적분 상수를 추가하세요:

$$\int{\cot^{2}{\left(x + \frac{\pi}{4} \right)} d x} = - \cot{\left(x + \frac{\pi}{4} \right)} + \operatorname{atan}{\left(\cot{\left(x + \frac{\pi}{4} \right)} \right)}+C$$

$$$\int \cot^{2}{\left(x + \frac{\pi}{4} \right)}\, dx = \left(- \cot{\left(x + \frac{\pi}{4} \right)} + \operatorname{atan}{\left(\cot{\left(x + \frac{\pi}{4} \right)} \right)}\right) + C$$$A