$$$\frac{1}{4 \cos{\left(x \right)} + 5}$$$의 적분

$$$\int \frac{1}{4 \cos{\left(x \right)} + 5}\, dx$$$을(를) 구하시오.

공식 $$$\cos{\left(x \right)}=\frac{1 - \tan^{2}{\left(\frac{x}{2} \right)}}{\tan^{2}{\left(\frac{x}{2} \right)} + 1}$$$를 사용하여 피적분함수를 다시 쓰십시오:

$${\color{red}{\int{\frac{1}{4 \cos{\left(x \right)} + 5} d x}}} = {\color{red}{\int{\frac{1}{\frac{4 \left(1 - \tan^{2}{\left(\frac{x}{2} \right)}\right)}{\tan^{2}{\left(\frac{x}{2} \right)} + 1} + 5} d x}}}$$

$$$u=\tan{\left(\frac{x}{2} \right)}$$$라 하자.

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

따라서,

$${\color{red}{\int{\frac{1}{\frac{4 \left(1 - \tan^{2}{\left(\frac{x}{2} \right)}\right)}{\tan^{2}{\left(\frac{x}{2} \right)} + 1} + 5} d x}}} = {\color{red}{\int{\frac{2}{\left(u^{2} + 1\right) \left(\frac{4 \left(1 - u^{2}\right)}{u^{2} + 1} + 5\right)} d u}}}$$

단순화:

$${\color{red}{\int{\frac{2}{\left(u^{2} + 1\right) \left(\frac{4 \left(1 - u^{2}\right)}{u^{2} + 1} + 5\right)} d u}}} = {\color{red}{\int{\frac{2}{u^{2} + 9} d u}}}$$

상수배 법칙 $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$을 $$$c=2$$$와 $$$f{\left(u \right)} = \frac{1}{u^{2} + 9}$$$에 적용하세요:

$${\color{red}{\int{\frac{2}{u^{2} + 9} d u}}} = {\color{red}{\left(2 \int{\frac{1}{u^{2} + 9} d u}\right)}}$$

$$$v=\frac{u}{3}$$$라 하자.

그러면 $$$dv=\left(\frac{u}{3}\right)^{\prime }du = \frac{du}{3}$$$ (단계는 »에서 볼 수 있습니다), 그리고 $$$du = 3 dv$$$임을 얻습니다.

적분은 다음과 같이 다시 쓸 수 있습니다.

$$2 {\color{red}{\int{\frac{1}{u^{2} + 9} d u}}} = 2 {\color{red}{\int{\frac{1}{3 \left(v^{2} + 1\right)} d v}}}$$

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

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

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

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

다음 $$$v=\frac{u}{3}$$$을 기억하라:

$$\frac{2 \operatorname{atan}{\left({\color{red}{v}} \right)}}{3} = \frac{2 \operatorname{atan}{\left({\color{red}{\left(\frac{u}{3}\right)}} \right)}}{3}$$

다음 $$$u=\tan{\left(\frac{x}{2} \right)}$$$을 기억하라:

$$\frac{2 \operatorname{atan}{\left(\frac{{\color{red}{u}}}{3} \right)}}{3} = \frac{2 \operatorname{atan}{\left(\frac{{\color{red}{\tan{\left(\frac{x}{2} \right)}}}}{3} \right)}}{3}$$

따라서,

$$\int{\frac{1}{4 \cos{\left(x \right)} + 5} d x} = \frac{2 \operatorname{atan}{\left(\frac{\tan{\left(\frac{x}{2} \right)}}{3} \right)}}{3}$$

적분 상수를 추가하세요:

$$\int{\frac{1}{4 \cos{\left(x \right)} + 5} d x} = \frac{2 \operatorname{atan}{\left(\frac{\tan{\left(\frac{x}{2} \right)}}{3} \right)}}{3}+C$$

$$$\int \frac{1}{4 \cos{\left(x \right)} + 5}\, dx = \frac{2 \operatorname{atan}{\left(\frac{\tan{\left(\frac{x}{2} \right)}}{3} \right)}}{3} + C$$$A