$$$\tan^{4}{\left(x \right)}$$$의 적분

$$$\int \tan^{4}{\left(x \right)}\, dx$$$을(를) 구하시오.

$$$u=\tan{\left(x \right)}$$$라 하자.

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

적분은 다음과 같이 다시 쓸 수 있습니다.

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

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

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

각 항별로 적분하십시오:

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

상수 법칙 $$$\int c\, du = c u$$$을 $$$c=1$$$에 적용하십시오:

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

멱법칙($$$\int u^{n}\, du = \frac{u^{n + 1}}{n + 1}$$$ $$$\left(n \neq -1 \right)$$$)을 $$$n=2$$$에 적용합니다:

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

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

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

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

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

따라서,

$$\int{\tan^{4}{\left(x \right)} d x} = \frac{\tan^{3}{\left(x \right)}}{3} - \tan{\left(x \right)} + \operatorname{atan}{\left(\tan{\left(x \right)} \right)}$$

간단히 하시오:

$$\int{\tan^{4}{\left(x \right)} d x} = x + \frac{\tan^{3}{\left(x \right)}}{3} - \tan{\left(x \right)}$$

적분 상수를 추가하세요:

$$\int{\tan^{4}{\left(x \right)} d x} = x + \frac{\tan^{3}{\left(x \right)}}{3} - \tan{\left(x \right)}+C$$

$$$\int \tan^{4}{\left(x \right)}\, dx = \left(x + \frac{\tan^{3}{\left(x \right)}}{3} - \tan{\left(x \right)}\right) + C$$$A