$$$\tan^{3}{\left(7 x \right)}$$$의 적분

$$$\int \tan^{3}{\left(7 x \right)}\, dx$$$을(를) 구하시오.

$$$u=7 x$$$라 하자.

그러면 $$$du=\left(7 x\right)^{\prime }dx = 7 dx$$$ (단계는 »에서 볼 수 있습니다), 그리고 $$$dx = \frac{du}{7}$$$임을 얻습니다.

따라서,

$${\color{red}{\int{\tan^{3}{\left(7 x \right)} d x}}} = {\color{red}{\int{\frac{\tan^{3}{\left(u \right)}}{7} d u}}}$$

상수배 법칙 $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$을 $$$c=\frac{1}{7}$$$와 $$$f{\left(u \right)} = \tan^{3}{\left(u \right)}$$$에 적용하세요:

$${\color{red}{\int{\frac{\tan^{3}{\left(u \right)}}{7} d u}}} = {\color{red}{\left(\frac{\int{\tan^{3}{\left(u \right)} d u}}{7}\right)}}$$

$$$v=\tan{\left(u \right)}$$$라 하자.

그러면 $$$u=\operatorname{atan}{\left(v \right)}$$$ 및 $$$du=\left(\operatorname{atan}{\left(v \right)}\right)^{\prime }dv = \frac{dv}{v^{2} + 1}$$$ (단계는 »에서 볼 수 있습니다).

따라서,

$$\frac{{\color{red}{\int{\tan^{3}{\left(u \right)} d u}}}}{7} = \frac{{\color{red}{\int{\frac{v^{3}}{v^{2} + 1} d v}}}}{7}$$

분자의 차수가 분모의 차수보다 크거나 같으므로 다항식의 긴 나눗셈을 수행하십시오(단계는 »에서 볼 수 있습니다):

$$\frac{{\color{red}{\int{\frac{v^{3}}{v^{2} + 1} d v}}}}{7} = \frac{{\color{red}{\int{\left(v - \frac{v}{v^{2} + 1}\right)d v}}}}{7}$$

각 항별로 적분하십시오:

$$\frac{{\color{red}{\int{\left(v - \frac{v}{v^{2} + 1}\right)d v}}}}{7} = \frac{{\color{red}{\left(\int{v d v} - \int{\frac{v}{v^{2} + 1} d v}\right)}}}{7}$$

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

$$- \frac{\int{\frac{v}{v^{2} + 1} d v}}{7} + \frac{{\color{red}{\int{v d v}}}}{7}=- \frac{\int{\frac{v}{v^{2} + 1} d v}}{7} + \frac{{\color{red}{\frac{v^{1 + 1}}{1 + 1}}}}{7}=- \frac{\int{\frac{v}{v^{2} + 1} d v}}{7} + \frac{{\color{red}{\left(\frac{v^{2}}{2}\right)}}}{7}$$

$$$w=v^{2} + 1$$$라 하자.

그러면 $$$dw=\left(v^{2} + 1\right)^{\prime }dv = 2 v dv$$$ (단계는 »에서 볼 수 있습니다), 그리고 $$$v dv = \frac{dw}{2}$$$임을 얻습니다.

적분은 다음과 같이 됩니다.

$$\frac{v^{2}}{14} - \frac{{\color{red}{\int{\frac{v}{v^{2} + 1} d v}}}}{7} = \frac{v^{2}}{14} - \frac{{\color{red}{\int{\frac{1}{2 w} d w}}}}{7}$$

상수배 법칙 $$$\int c f{\left(w \right)}\, dw = c \int f{\left(w \right)}\, dw$$$을 $$$c=\frac{1}{2}$$$와 $$$f{\left(w \right)} = \frac{1}{w}$$$에 적용하세요:

$$\frac{v^{2}}{14} - \frac{{\color{red}{\int{\frac{1}{2 w} d w}}}}{7} = \frac{v^{2}}{14} - \frac{{\color{red}{\left(\frac{\int{\frac{1}{w} d w}}{2}\right)}}}{7}$$

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

$$\frac{v^{2}}{14} - \frac{{\color{red}{\int{\frac{1}{w} d w}}}}{14} = \frac{v^{2}}{14} - \frac{{\color{red}{\ln{\left(\left|{w}\right| \right)}}}}{14}$$

다음 $$$w=v^{2} + 1$$$을 기억하라:

$$\frac{v^{2}}{14} - \frac{\ln{\left(\left|{{\color{red}{w}}}\right| \right)}}{14} = \frac{v^{2}}{14} - \frac{\ln{\left(\left|{{\color{red}{\left(v^{2} + 1\right)}}}\right| \right)}}{14}$$

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

$$- \frac{\ln{\left(1 + {\color{red}{v}}^{2} \right)}}{14} + \frac{{\color{red}{v}}^{2}}{14} = - \frac{\ln{\left(1 + {\color{red}{\tan{\left(u \right)}}}^{2} \right)}}{14} + \frac{{\color{red}{\tan{\left(u \right)}}}^{2}}{14}$$

다음 $$$u=7 x$$$을 기억하라:

$$- \frac{\ln{\left(1 + \tan^{2}{\left({\color{red}{u}} \right)} \right)}}{14} + \frac{\tan^{2}{\left({\color{red}{u}} \right)}}{14} = - \frac{\ln{\left(1 + \tan^{2}{\left({\color{red}{\left(7 x\right)}} \right)} \right)}}{14} + \frac{\tan^{2}{\left({\color{red}{\left(7 x\right)}} \right)}}{14}$$

따라서,

$$\int{\tan^{3}{\left(7 x \right)} d x} = - \frac{\ln{\left(\tan^{2}{\left(7 x \right)} + 1 \right)}}{14} + \frac{\tan^{2}{\left(7 x \right)}}{14}$$

적분 상수를 추가하세요:

$$\int{\tan^{3}{\left(7 x \right)} d x} = - \frac{\ln{\left(\tan^{2}{\left(7 x \right)} + 1 \right)}}{14} + \frac{\tan^{2}{\left(7 x \right)}}{14}+C$$

$$$\int \tan^{3}{\left(7 x \right)}\, dx = \left(- \frac{\ln\left(\tan^{2}{\left(7 x \right)} + 1\right)}{14} + \frac{\tan^{2}{\left(7 x \right)}}{14}\right) + C$$$A