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f(x)의 최고차항의 계수가 3ß`이므로

문서에서 정답과 풀이 (페이지 125-137)

08. 여러 가지 적분법

125 0948

2x+5=t로 놓으면 2= dtdx 이므로

:`(2x+5)Ý``dx =:`tÝ`_;2!;dt=;2!;:`tÝ``dt

=;1Á0;tÞ`+C

=;1Á0;(2x+5)Þ`+C

따라서 a=10, b=5이므로 ab=50 50

0951

4-3xÛ`=t로 놓으면 -6x= dtdx 이므로

:` 2x"Ã4-3xÛ`dx =:` 1't _{-;3!;}dt=-;3!;:`t-;2!;`dt

=-;3@;'t+C=-;3@;"Ã4-3xÛ`+C

∴ a=-;3@;

0946

`f(x) =:` cosÜ``x-2`sinÜ``x+2`sin`x-1cosÛ``x dx

=:`cosÜ``x-2`sin`x(sinÛ``x-1)-1

cosÛ``x dx

=:`(cos`x+2`sin`x-secÛ``x)dx

=sin`x-2`cos`x-tan`x+C f(0)=2이므로 -2+C=2 ∴ C=4

따라서f(x)=sin`x-2`cos`x-tan`x+4이므로

f(p)=2+4=6

sinÛ``x-1

=-cosÛ``x

0952

xÛ`-x+1=t로 놓으면 2x-1= dtdx 이므로

:`(2x-1)Ü`"ÃxÛ`-x+1`dx =:`Ü`'t`dt=:`t;3!;`dt

=;4#;t;3$;+C

=;4#;Ü"Ã(xÛ`-x+1)Ý`+C

0949

xÛ`+2x-1=t로 놓으면 2x+2= dtdx 이므로

f(x) =: (x+1)(xÛ`+2x-1)Ü`dx

=:`tÜ`_;2!;dt=;8!;tÝ`+C

=;8!;(xÛ`+2x-1)Ý`+C

f(0)=1이므로 ;8!;+C=1 ∴ C=;8&;

따라서f(x)=;8!;(xÛ`+2x-1)Ý`+;8&;이므로

`f(1)=;;Á8¤;;+;8&;=;;ª8£;;

;;ª8£;;

0953

'Äx+2=t로 놓으면 x+2=tÛ`

즉, x=tÛ`-2에서 dxdt =2t이므로

f(x) =:` x'Äx+2dx=:` tÛ`-2t _2t`dt

=2:`(tÛ`-2)dt=;3@;tÜ`-4t+C

=;3@;(x+2)'Äx+2-4'Äx+2+C

=;3@;(x-4)'Äx+2+C

0950

ax-2=t로 놓으면 a= dtdx 이므로

f(x) =:`(ax-2)¡``dx=:`t¡`_;a!;dt

=;9Áa;tá`+C=;9Áa;(ax-2)á`+C

126

정답과 풀이

0955

xÛ`+3=t로 놓으면 2x= dtdx 이므로

:`x_4xÛ`+3`dx =:`4t_;2!;dt=;2!;_ 4ln`4 +C t

= 44`ln`2 +CxÛ`+3 따라서 a=2, b=3이므로

a+b=5 5

0956

`ex+1=t로 놓으면 ex= dtdx 이므로

f(x) =:f'(x)dx=: 4ex(ex+1)Ü``dx

=4: tÜ``dt=tÝ`+C=(ex+1)Ý`+C f(0)=16이므로 16+C=16 ∴ C=0 따라서f(x)=(ex+1)Ý`이므로

f(ln`2)=(eln`2+1)Ý`=3Ý`=81 81

0954

ex+3=t로 놓으면 ex= dtdx 이므로

f(x) =:` ex

"Ãex+3dx=:` 1't`dt=2't+C

=2"Ãex+3+C

`f(0)=1이므로 4+C=1 ∴ C=-3 따라서f(x)=2"Ãex+3-3이므로

`f(ln`6)=2"Ãeln`6+3-3=6-3=3

0957

조건 ㈎에서 limh`Ú0

`f(x+h)-f(x-h) h

=limh`Ú0 `f(x+h)-f(x)-{f(x-h)-f(x)}

h

=limh`Ú0 `f(x+h)-f(x)

h +limh`Ú0 `f(x-h)-f(x) -h

=2f'(x)

즉, 2f'(x)=4xexÛ`이므로f'(x)=2xexÛ`

∴ `f(x)=:`f'(x)dx=:`2xexÛ``dx xÛ`=t로 놓으면 2x= dtdx 이므로

f(x)=:`2xexÛ``dx=:`et`dt=et+C=exÛ`+C 곡선 y=f(x)가 점 (4, 0)을 지나므로 f(4)=C=0

따라서f(x)=;3@;(x-4)'Äx+2이므로

f(2)=;3@;_(-2)_2=-;3*;

함수f(x)가 실수 전체의 집합에서 미분가능하므로f(x)는 실 수 전체의 집합에서 연속이다. 즉, 함수f(x)는 x=1에서 연속 이므로

`f(1)=lim

x`Ú1`f(x) 조건 ㈏에서 lim

x`Ú1`f(x)=2e이므로f(1)=2e e+C=2e ∴ C=e

따라서f(x)=exÛ`+e이므로

`f(-1)=e+e=2e

0958

ln`x=t로 놓으면 ;[!;= dtdx 이므로

f(x) =:f'(x)dx=:`(ln`x)Û``

x dx=:`tÛ``dt

=;3!;tÜ`+C=;3!;(ln`x)Ü`+C f(e)=;3$;이므로 ;3!;+C=;3$; ∴ C=1

∴f(x)=;3!;(ln`x)Ü`+1

0959

ln`x+7=t로 놓으면 ;[!;= dtdx 이므로 f(x) =:` 1

x'Äln`x+7dx=:` 1't`dt

=2't+C=2'Äln`x+7+C

`f(eÛ`)=4이므로 6+C=4 ∴ C=-2

따라서f(x)=2'Äln`x+7-2이므로

`f{ 1eÜ` }=2®Éln` 1eÜ`+7-2=4-2=2

2

단계 채점요소 배점

ln`x+7=t로 놓고 f(x)를 적분상수를 사용하여 나타내기

50 %

적분상수 구하기

20 %

f

{

1

eÜ` }

의 값 구하기

30 %

0960

log`x=t로 놓으면 1

x`ln`10 = dt dx 이므로 F(x) =:`F'(x)`dx=:`log`x

x `dx=:`t`ln`10`dt

=ln`10

2 tÛ`+C= ln`102 (log`x)Û`+C F(1)=0이므로 C=0

따라서 F(x)=ln`10

2 (log`x)Û`이므로 F(10)=ln`10

2

ln`10 2

RPM미적분_해설_08(121~135)오.indd 126 19. 2. 27. 오후 5:00

08. 여러 가지 적분법

127 0962

:`(sin`x-1)Û``dx

=:`(sinÛ``x-2`sin`x+1)dx

=:`{ 1-cos`2x2 -2`sin`x+1}dx

=:`{-;2!;`cos`2x-2`sin`x+;2#;}dx

=-;4!;`sin`2x+2`cos`x+;2#;x+C 따라서 a=-;4!;, b=2이므로

ab=-;2!; -

;2!;

참고

:`cos`2x`dx에서 2x=t로 놓으면 2= dt

dx

이므로 :`cos`2x`dx=:`cos`t_;2!;dt=;2!;`sin`t+C=;2!;`sin`2x+C

0966

1-cos`x=t로 놓으면 sin`x= dtdx 이므로

f(x) =:`(1-cos`x)Ü``sin`x`dx

=:`tÜ``dt=;4!;tÝ`+C 

=;4!;(1-cos`x)Ý`+C

0963

f(x) =:`(sinÛ``x+sin`3x)dx

=:`{ 1-cos`2x2 +sin`3x}dx

=;2!;x-;4!;`sin`2x-;3!;`cos`3x+C

`f(0)=1이므로 -;3!;+C=1 ∴ C=;3$;

따라서f(x)=;2!;x-;4!;`sin`2x-;3!;`cos`3x+;3$;이므로

`f(2p)=p-;3!;+;3$;=p+1 p+1

0964

f'(x)=0에서 sin`2x-cos`2x=0 sin`2x=cos`2x, tan`2x=1

2x= p4 또는 2x=;4%;p (∵ 0<2x<2p)

0965

조건 ㈏에서 x Ú` p6 일 때 (분모) Ú`0이고 극한값이 존 재하므로 (분자) Ú`0이다.

즉, lim

x`Ú p6

`f(x)=0이므로f{ p6 }=0

∴ lim

x`Ú p6

`f(x) x- p6 =lim

x`Ú p6

`f(x)-f { p6 }

x- p6 =f'{ p6 }=a-1 조건 ㈎에서f'{ p6 }=a`cos`;3Ò;=;2!;a이므로

;2!;a=a-1 ∴ a=2 즉,f'(x)=2`cos`2x이므로

`f(x)=:`f'(x)dx=:`2`cos`2x`dx=sin`2x+C

`f{ p6 }=0이므로 '3

2 +C=0 ∴ C=-'3 2 따라서f(x)=sin`2x- '3

2 이므로 af{ p2 }=2_{-'3

2 }=-'3 -

'3

0961

F(x)=xf(x)-x`ln`x의 양변을 x에 대하여 미분하면 f(x)=f(x)+xf'(x)-ln`x-1

xf'(x)=ln`x+1 ∴f'(x)=ln`x+1 x ln`x+1=t로 놓으면 ;[!;= dtdx 이므로

f(x) =:f'(x)dx=:` ln`x+1x dx=:`t`dt

=;2!;tÛ`+C=;2!;(ln`x+1)Û`+C f(e)=2이므로 2+C=2 ∴ C=0 따라서f(x)=;2!;(ln`x+1)Û`이므로

f(1)=;2!; ;2!;

x= p8 또는 x=;8%;p

x 0 … p

8 … ;8%; p … p

f'(x) - 0 + 0

-f(x) ↘ 극소 ↗ 극대 ↘

따라서 함수 f(x)는 x= p8 에서 극솟값을 갖고, x=;8%;p에서 극댓값을 갖는다.

`f(x) =:`f'(x)dx=:`(sin`2x-cos`2x)dx

=-;2!;`cos`2x-;2!;`sin`2x+C 이고 극솟값이 '2

2 이므로f{p 8 }='2

2 - '2

4 -'2

4 +C='2

2 ∴ C='2

따라서f(x)=-;2!;`cos`2x-;2!;`sin`2x+'2이므로 극댓값은

`f{;8%;p}= '2 4 +'2

4 +'2=

3'2

2

3 '2 2

RPM미적분_해설_08(121~135)오.indd 127 19. 2. 27. 오후 5:00

128

정답과 풀이

0967

cos`x=t로 놓으면 -sin`x= dtdx 이므로

:`sin`x`cosÛ``x`dx =:`tÛ`_(-1)dt=-;3!;tÜ`+C

=-;3!;`cosÜ``x+C

0968

tan`x=t로 놓으면 secÛ``x= dtdx이므로

f(x) =:`f'(x)dx=:`secÛ``x`tan`x`dx=:`t`dt

=;2!;tÛ`+C=;2!;`tanÛ``x+C

`f{ p4 }=-;2!;이므로 ;2!;+C=-;2!; ∴ C=-1 따라서f(x)=;2!;`tanÛ``x-1이므로

`f{ p6 }=;2!;_{ 1

'3}2-1=-;6%; -

;6%;

`f(0)=0이므로 C=0

따라서f(x)=;4!;(1-cos`x)Ý`이고 0ÉxÉ2p에서 -1Écos`xÉ1이므로 함수f(x)의 최댓값은

;4!;{1-(-1)}Ý`=4 4

0969

f(x) =:`sinÜ``x`dx=:`sinÛ``x_sin`x`dx

=:`(1-cosÛ``x)sin`x`dx cos`x=t로 놓으면 -sin`x= dtdx 이므로

f(x) =:`(1-cosÛ``x)sin`x`dx=:`(1-tÛ`)_(-1)dt

=:`(tÛ`-1)dt=;3!;tÜ`-t+C 

=;3!;`cosÜ``x-cos`x+C

`f(0)=0이므로 -;3@;+C=0 ∴ C=;3@;

따라서f(x)=;3!;`cosÜ``x-cos`x+;3@;이므로

`f{ p3 } =;3!;_{;2!;}3-;2!;+;3@;=;2°4;

;2°4;

0970

(xÜ`+1)'=3xÛ`이므로 f(x) =:` 3xÛ``xÜ`+1dx=:`(xÜ`+1)'

xÜ`+1 dx

=ln|xÜ`+1|+C

`f(0)=1이므로 C=1

따라서f(x)=ln|xÜ`+1|+1이므로

`f(1)=ln`2+1

0974

f'(x)=3f(x)에서 f'(x)

f(x) =3 (∵f(x)>0) 즉, :`f'(x)

f(x) dx =:`3`dx이므로

ln`f(x)=3x+C (∵f(x)>0) ∴f(x)=e3x+C f'(x)=3e3x+C에서f'(0)=3이므로

3eC=3 ∴ C=0

따라서f(x)=e3x이므로f(1)=eÜ`

0972

(3ex+1)'=3ex이므로

F(x) =:`f(x)dx=:` e3ex+1x dx

=;3!;:`(3ex+1)'

3ex+1 dx=;3!;`ln|3ex+1|+C

=;3!;`ln(3ex+1)+C (∵ 3ex+1>0)

∴ F(ln`5)-F(0) ={;3!;`ln`16+C}-{;3!;`ln`4+C}

=;3$;`ln`2-;3@;`ln`2=;3@;`ln`2

0973

(x+cos`x)'=1-sin`x이므로

`f(x) =:` 1-sin`x x+cos`x dx=:`

(x+cos`x)'

x+cos`x dx

=ln|x+cos`x|+C

`f(0)=0이므로 C=0

따라서f(x)=ln|x+cos`x|이므로

`f{ p2 }=ln`;2Ò; ln`;2Ò;

0971

(xÛ`+4x+5)'=2x+4이므로

`f(x) =: f'(x)dx=:` x+2 xÛ`+4x+5dx

=;2!;:`(xÛ`+4x+5)'

xÛ`+4x+5 dx

=;2!;`ln|xÛ`+4x+5|+C=;2!;`ln(xÛ`+4x+5)+C

(∵ xÛ`+4x+5=(x+2)Û`+1>0)

`f(-2)=0이므로 C=0

∴f(x)=;2!;`ln(xÛ`+4x+5)

f(x)=

;2!;`ln(xÛ`+4x+5)

0975

f(x) =:`f'(x)dx=:` 2xÛ`+x+2x-1 dx

=:`{2x+3+ 5x-1 }dx

=xÛ`+3x+5`ln|x-1|+C

`f(0)=0이므로 C=0

따라서f(x)=xÛ`+3x+5`ln|x-1|이므로

f(2)=4+6=10

RPM미적분_해설_08(121~135)오.indd 128 19. 2. 27. 오후 5:00

08. 여러 가지 적분법

129 0977

x+5

xÛ`+x-2= x+5

(x+2)(x-1)= Ax+2 + B x-1 라 하면

x+5

xÛ`+x-2=(A+B)x-A+2B (x+2)(x-1) 위의 식은 x에 대한 항등식이므로 A+B=1, -A+2B=5 위의 두 식을 연립하여 풀면 A=-1, B=2

:` x+5xÛ`+x-2dx =:`{ 2x-1 - 1

x+2 }`dx

=2`ln|x-1|-ln|x+2|+C

=ln

|

(x-1)Û``x+2

|

+C

따라서 a=2, b=-1이므로 a+b=1

0978

:` 1

x(x+3)dx =:`;3!;{;[!;- 1x+3 }dx

=;3!;(ln|x|-ln|x+3|)+C

=;3!;`ln| xx+3 |+C

0980

u(x)=x-2, v'(x)=ex으로 놓으면 u'(x)=1, v(x)=ex

∴f(x) =:`(x-2)ex`dx=(x-2)ex-:`ex`dx

=(x-2)ex-ex+C=(x-3)ex+C

`f(0)=-3이므로 -3+C=-3 ∴ C=0 따라서f(x)=(x-3)ex이므로

`f(5)=2eÞ` 2eÞ`

0979

x+2

xÛ`+2x-3 = x+2

(x+3)(x-1)= Ax+3 + B x-1 라

하면

x+2

xÛ`+2x-3=(A+B)x+(3B-A) (x+3)(x-1) 위의 식은 x에 대한 항등식이므로 A+B=1, 3B-A=2 위의 두 식을 연립하여 풀면 A=;4!;, B=;4#;

0976

f(x) =:` 4-xx+2 dx=:`{-1+ 6

x+2 }dx

=-x+6`ln|x+2|+C

`f(-1)=0이므로 1+C=0 ∴ C=-1 따라서f(x)=-x+6`ln|x+2|-1이므로

`f(0)=6`ln`2-1

6`ln`2-1

단계 채점요소 배점

부정적분 구하기

40 %

f(x) 구하기 40 %

f(0)의 값 구하기 20 %

0981

u(x)=ln(x-1), v'(x)=1로 놓으면 u'(x)= 1x-1 , v(x)=x

:`ln(x-1)dx =x`ln(x-1)-:` xx-1 dx

=x`ln(x-1)-:`{1+ 1x-1 }dx

=x`ln(x-1)-x-ln(x-1)+C

=(x-1)ln(x-1)-x+C 따라서f(x)=x-1이므로

`f(2020)=2019

0982

u(x)=x, v'(x)=cos`2x로 놓으면 u'(x)=1, v(x)=;2!;`sin`2x

∴f(x) =:`x`cos`2x`dx

=x_;2!;`sin`2x-: ;2!;`sin`2x`dx

=;2!;x`sin`2x+;4!;`cos`2x+C

`f(0)=;4%;이므로 ;4!;+C=;4%; ∴ C=1 따라서f(x)=;2!;x`sin`2x+;4!;`cos`2x+1이므로

∴f(x) =:` x+2

xÛ`+2x-3dx

=:`{;4!;_ 1x+3 +;4#;_ 1

x-1 }dx

=;4!;`ln|x+3|+;4#;`ln|x-1|+C f(0)=0이므로 ;4!;`ln`3+C=0 ∴ C=-;4!;`ln`3 따라서f(x)=;4!;`ln|x+3|+;4#;`ln|x-1|-;4!;`ln`3이므로 f(2)=;4!;`ln`5-;4!;`ln`3=;4!;`ln`;3%;

∴ 3e4f(2)=3eln`;3%;=3_;3%;=5 5

RPM미적분_해설_08(121~135)오.indd 129 19. 2. 27. 오후 5:00

130

정답과 풀이

0983

조건 ㈎에서 limh`Ú0

`f(x)-f(x-2h)

h =limh`Ú0 `f(x-2h)-f(x)

-2h _2

=2f'(x)=ln`x 즉,f'(x)=;2!;`ln`x이므로

f(x) =:`f'(x)dx=;2!;:`ln`x`dx u(x)=ln`x, v'(x)=1로 놓으면 u'(x)=;[!;, v(x)=x

∴f(x) =;2!;{x`ln`x-:`;[!;_x`dx}

=;2!;x`ln`x-;2!;x+C

조건 ㈏에서f(1)=1이므로 -;2!;+C=1 ∴ C=;2#;

따라서 함수f(x)의 상수항은 ;2#;이다.

;2#;

`f{ p4 } =p

8 _sin` p2 +;4!;`cos` p2 +1

= p8 +1

p

8 +1

단계 채점요소 배점

부정적분 구하기

40 %

f(x) 구하기 40 %

f

{p

4 }의 값 구하기 20 %

㉡을 ㉠에 대입하면

`f(x) =;2!;xÛ`(ln`x)Û`-;2!;xÛ``ln`x+;4!;xÛ`+C

`f(1)=-1이므로 ;4!;+C=-1 ∴ C=-;4%;

따라서f(x)=;2!;xÛ`(ln`x)Û`-;2!;xÛ``ln`x+;4!;xÛ`-;4%;이므로 f(e) =;2!;eÛ`-;2!;eÛ`+;4!;eÛ`-;4%;

=;4!;(eÛ`-5)

0985

u(x)=xÛ`-2x, v'(x)=ex으로 놓으면 u'(x)=2x-2, v(x)=ex

:`(xÛ`-2x)ex`dx

=(xÛ`-2x)ex-:`(2x-2)ex`dx yy`㉠

:`(2x-2)ex`dx에서 p(x)=2x-2, q'(x)=ex으로 놓으면 p'(x)=2, q(x)=ex

:`(2x-2)ex`dx =(2x-2)ex-:`2ex`dx

=(2x-2)ex-2ex+CÁ yy`㉡

㉡을 ㉠에 대입하면

:`(xÛ`-2x)ex`dx =(xÛ`-2x)ex-(2x-2)ex+2ex+C 

=(xÛ`-4x+4)ex+C

따라서f(x)=xÛ`-4x+4이므로 방정식f(x)=0, 즉 xÛ`-4x+4=0의 두 실근의 합은 근과 계수의 관계에 의하여

4이다. 4

0986

u(x)=xÛ``, v'(x)=sin`x로 놓으면 u'(x)=2x, v(x)=-cos`x

∴f(x) =:`xÛ``sin`x`dx

=xÛ`(-cos`x)-:`2x(-cos`x)dx

=-xÛ``cos`x+2:`x`cos`x`dx yy`㉠

:`x`cos`x`dx에서 p(x)=x, q'(x)=cos`x로 놓으면 p'(x)=1, q(x)=sin`x

:`x`cos`x`dx =x`sin`x-:`sin`x`dx

=x`sin`x+cos`x+CÁ yy`㉡

㉡을 ㉠에 대입하면

f(x) =-xÛ``cos`x+2(x`sin`x+cos`x+CÁ)

=(2-xÛ`)cos`x+2x`sin`x+C f{ p2 }=p이므로 p+C=p ∴ C=0

0984

u(x)=(ln`x)Û``, v'(x)=x로 놓으면

u'(x)= 2`ln`x

x , v(x)=;2!;xÛ``

∴f(x) =:`x(ln`x)Û``dx

=;2!;xÛ`(ln`x)Û`-:`x`ln`x`dx yy`㉠

:`x`ln`x`dx에서 p(x)=ln`x, q'(x)=x로 놓으면 p'(x)=;[!;, q(x)=;2!;xÛ``

:`x`ln`x`dx =;2!;xÛ``ln`x-:`;2!;x`dx

=;2!;xÛ``ln`x-;4!;xÛ`+CÁ yy`㉡

본문 138 쪽

유형

RPM미적분_해설_08(121~135)오.indd 130 19. 2. 27. 오후 5:00

08. 여러 가지 적분법

131 0988

xÛ`+k=t로 놓으면 2x= dtdx이므로

f(x) =:`f'(x)dx=:`xexÛ`+k`dx=:`et_;2!;dt

=;2!;et+C=;2!;exÛ`+k+C

곡선 y=f(x)가 두 점 P(0, m), Q(1, n)을 지나므로 f(0)=;2!;ek+C=m,f(1)=;2!;e1+k+C=n

(직선 PQ의 기울기) = n-m1-0

={;2!;e1+k+C}-{;2!;ek+C}

=ek(e-1) 2

즉, ek(e-1)

2 = e-1

2eÞ` 이므로 k=-5

-5

단계 채점요소 배점

f(x)를 적분상수를 사용하여 나타내기 40%

직선 PQ의 기울기 구하기

40%

k의 값 구하기 20%

0987

f'(x)=(x+2)'Äx+1이므로 f(x)=:`f'(x)dx=:`(x+2)'Äx+1`dx 'Äx+1=t로 놓으면 x+1=tÛ`이므로 dxdt =2t

∴f(x) =:`(x+2)'Äx+1`dx

=:`(tÛ`+1)t_2t`dt

=2:`(tÝ`+tÛ`)dt

=;5@;tÞ`+;3@;tÜ`+C

=;5@;('Äx+1)Þ`+;3@;('Äx+1)Ü`+C 곡선 y=f(x)가 점 (0, 1)을 지나므로 f(0)=;5@;+;3@;+C=1 ∴ C=-;1Á5;

따라서f(x)=;5@;('Äx+1)Þ`+;3@;('Äx+1)Ü`-;1Á5;이므로

f(-1)=-;1Á5;

따라서f(x)=(2-xÛ`)cos`x+2x`sin`x이므로

f(p)=(2-pÛ`)_(-1)=pÛ`-2

0989

F(x)=xf(x)-xÛ``sin`x이고 F(p)=p이므로

pf(p)=p ∴f(p)=1 yy`㉠

F(x)=xf(x)-xÛ``sin`x의 양변을 x에 대하여 미분하면 f(x)=f(x)+xf'(x)-2x`sin`x-xÛ``cos`x

xf'(x)=2x`sin`x+xÛ``cos`x

∴f'(x)=2`sin`x+x`cos`x (∵ x>0)

∴f(x) =:`f'(x)dx

=:`(2`sin`x+x`cos`x)dx

=-2`cos`x+:`x`cos`x`dx yy`㉡

:`x`cos`x`dx에서 u(x)=x, v'(x)=cos`x로 놓으면 u'(x)=1, v(x)=sin`x

:`x`cos`x`dx =x`sin`x-:`sin`x`dx

=x`sin`x+cos`x+C yy`㉢

㉢을 ㉡에 대입하면

f(x) =-2`cos`x+x`sin`x+cos`x+C

=x`sin`x-cos`x+C

㉠에서f(p)=1이므로 1+C=1 ∴ C=0 따라서f(x)=x`sin`x-cos`x이므로

f{;2Ò;}=;2Ò; ;2Ò;

0991

d

dx:`f(x)dx=2x+e에서 f(x)=2x+e

:`f(x)dx=:`(2x+e)dx= 2ln`2 +ex+C x

0990

f(x) =:` 3

'Äx+1+'§x`dx

=:` 3('Äx+1-'§x)

('Äx+1+'§x)('Äx+1-'§x)dx

=:`3('Äx+1-'§x)dx

=3[;3@;(x+1);2#;-;3@;x;2#;]+C

=2(x+1)'Äx+1-2x'§x+C f(0)=2이므로 2+C=2 ∴ C=0 따라서f(x)=2(x+1)'Äx+1-2x'§x이므로

f(1)=4'2-2

본문 139~141 쪽

나오는 문제

시험에

RPM미적분_해설_08(121~135)오.indd 131 19. 2. 27. 오후 5:00

132

정답과 풀이

0992

`f(x)=1-cos`x+cosÛ``x-cosÜ``x+`y는 첫째항이 1, 공비가 -cos`x인 등비급수의 합이다.

0<x<p에서 -1<-cos`x<1이므로 f(x) = 1

1-(-cos`x)= 1

1+cos`x

= 1-cos`x

(1+cos`x)(1-cos`x)

= 1-cos`x

1-cosÛ``x= 1-cos`x

sinÛ``x

= 1

sinÛ``x- 1sin`x _cos`x

sin`x

=cscÛ``x-csc`x`cot`x

:`f(x)dx =:`(cscÛ``x-csc`x`cot`x)dx

=-cot`x+csc`x+C

0993

ㄱ. :` x+1xÛ`` dx =:`{;[!;+ 1xÛ`` }dx

=ln|x|-;[!;+C ㄴ. :`(ex-1)dx=ex-x+C

ㄷ. :` 1-cosÛ``xcosÛ``x dx =:`{ 1cosÛ``x-1}dx

=:`(secÛ``x-1)dx

=tan`x-x+C

따라서 옳은 것은 ㄷ뿐이다.

따라서f(x)=2"Ãex+8-5이므로

f(ln`8) =2'Ä8+8-5=8-5=3

0995

ex+8=t로 놓으면 ex= dtdx 이므로

f(x) =:` e"Ãex+8`x dx=:` 1't`dt=2't+C

=2"Ãex+8+C

f(0)=1이므로 6+C=1 ∴ C=-5

0994

xÛ`-1=t로 놓으면 2x= dtdx 이므로

f(x) =: f'(x)dx=: x(xÛ`-1)Ý``dx

=:`tÝ`_;2!;`dt=;2!;:`tÝ``dt

=;2!;_;5!;tÞ`+C=;1Á0;tÞ`+C

=;1Á0;(xÛ`-1)Þ`+C f(1)=0이므로 C=0

따라서f(x)=;1Á0;(xÛ`-1)Þ`이므로

f(0)=-;1Á0;

0996

sin`x=t로 놓으면 cos`x= dtdx 이므로

f(x) =:`cos`x(1+sin`x)

sinÛ``x dx

=:` 1+ttÛ` dt=:`{ 1tÛ`+;t!;}`dt

=-;t!;+ln|t|+C

=- 1sin`x +ln(sin`x)+C

(∵ 0<x<p에서 sin`x>0) f{;2Ò;}=1이므로 -1+C=1 ∴ C=2

따라서f(x)=- 1sin`x +ln(sin`x)+2이므로

f{;6Ò;}=-2+ln`;2!;+2=-ln`2 -ln`2

0997

{T(t)-20}'=T'(t)이므로 :` T'(t)

T(t)-20dt=ln|T(t)-20|+CÁ=kt+C T(0)=100이므로 C-CÁ=Cª라 하면 t=0일 때

ln|100-20|=Cª ∴ Cª=ln`80 yy ㉠ T(3)=60이므로 t=3일 때

ln|60-20|=3k+Cª ln`40=3k+ln`80 (∵ ㉠) 3k =ln`40-ln`80=ln`;2!;=-ln`2

∴ k=-ln`2

3

0998

2

(2x-1)(2x+1)= A2x-1 + B

2x+1 라 하면 2

(2x-1)(2x+1)=(2A+2B)x+A-B (2x-1)(2x+1) 위의 식은 x에 대한 항등식이므로

2A+2B=0, A-B=2 위의 두 식을 연립하여 풀면 A=1, B=-1

∴ :` 2

(2x-1)(2x+1)dx

=:`{ 12x-1 - 1 2x+1 }dx

=;2!;(ln|2x-1|-ln|2x+1|)+C

=;2!;`ln| 2x-12x+1 |+C ;2!;`ln| 2x-1

2x+1 |+C

RPM미적분_해설_08(121~135)오.indd 132 19. 2. 27. 오후 5:00

08. 여러 가지 적분법

133 1002

{xf(x)}'=f(x)+xf'(x)이므로

{xf(x)}'=(ln`x)Û``

∴ xf(x)=:`(ln`x)Û``dx yy`㉠

u(x)=(ln`x)Û``, v'(x)=1로 놓으면 u'(x)= 2`ln`x

x , v(x)=x

:`(ln`x)Û``dx =(ln`x)Û`_x-:` 2`ln`xx _x`dx

=x(ln`x)Û`-2:`ln`x`dx yy`㉡

:`ln`x`dx에서 p(x)=ln`x, q'(x)=1로 놓으면 p'(x)=;[!;, q(x)=x

:`ln`x`dx =x`ln`x-:`x_;[!;`dx

=x`ln`x-x+CÁ yy`㉢

㉢을 ㉡에 대입하면

:`(ln`x)Û``dx=x(ln`x)Û`-2(x`ln`x-x)+C

㉠에서

xf(x)=x(ln`x)Û`-2(x`ln`x-x)+C

f(1)=2이므로 위의 식의 양변에 x=1을 대입하면 f(1)=2+C=2 ∴ C=0

따라서 xf(x)=x(ln`x)Û`-2(x`ln`x-x)이므로 f(x)=(ln`x)Û`-2(ln`x-1) (∵ x>0)

∴f(e)=1 1

1000

{f(x)g(x)}'=f'(x)g(x)+f(x)g'(x)이므로 조건 ㈎에서 {f(x)g(x)}'=h(x)

f(x)g(x)=:`h(x)dx 이때f(x)=x, h(x)=ln`x이므로 xg(x)=:`ln`x`dx

u(x)=ln`x, v'(x)=1로 놓으면 u'(x)=;[!;, v(x)=x

xg(x) =x`ln`x-: ;[!;_x`dx

=x`ln`x-x+C

위의 식의 양변에 x=1을 대입하면 g(1)=-1+C 조건 ㈏에서 g(1)=-1이므로 -1+C=-1 ∴ C=0 따라서 xg(x)=x`ln`x-x이므로 g(x)=ln`x-1 (∵ x>0)

g(e)=0

1001

u(x)=sin`x, v'(x)=ex으로 놓으면 u'(x)=cos`x, v(x)=ex

∴f(x)=:`ex`sin`x`dx=ex`sin`x-:`ex`cos`x`dx yy ㉠ :`ex`cos`x`dx에서 p(x)=cos`x, q'(x)=ex으로 놓으면 p'(x)=-sin`x, q(x)=ex

:`ex`cos`x`dx =ex`cos`x+:`ex`sin`x`dx

=ex`cos`x+f(x)+CÁ yy ㉡

㉡을 ㉠에 대입하면

f(x) =ex`sin`x-{ex`cos`x+f(x)+CÁ}

=ex`sin`x-ex`cos`x-f(x)-CÁ 2f(x)=ex(sin`x-cos`x)-CÁ

∴f(x)=;2!;ex(sin`x-cos`x)+C

f{;4Ò;}=0이므로 C=0

따라서f(x)=;2!;ex(sin`x-cos`x)이므로

f(p)=;2!;ep(0+1)=;2!;ep

1003

f'(x)=sin(ln`x)

x 이므로

f(x)=:`sin(ln`x)

x dx

ln`x=t로 놓으면 ;[!;= dtdx

∴f(x) =:`sin`t`dt=-cos`t+C

=-cos(ln`x)+C 곡선 y=f(x)가 점 (1, 1)을 지나므로 f(1)=-1+C=1 ∴ C=2 따라서f(x)=-cos(ln`x)+2이므로

f(ep) =-cos(ln`ep)+2

=-cos`p+2=3 3

0999

limh`Ú0 `f(x+h)-f(x)

h =ln`x에서

f'(x)=ln`x

u(x)=ln`x, v'(x)=1로 놓으면 u'(x)=;[!;, v(x)=x

∴f(x) =:f'(x)dx=:`ln`x`dx

=x`ln`x-:`;[!;_x`dx

=x`ln`x-x+C

limx`Ú1`f(x)=1에서f(1)=1이므로 -1+C=1 ∴ C=2 따라서f(x)=x`ln`x-x+2이므로

f(eÛ`)=2eÛ`-eÛ`+2=eÛ`+2

즉, a=1, b=2이므로 a+b=3 3

RPM미적분_해설_08(121~135)오.indd 133 19. 2. 27. 오후 5:00

134

정답과 풀이

f(x)=:`f'(x)dx=:`(x-2)ln`x`dx에서 u(x)=ln`x, v'(x)=x-2로 놓으면 u'(x)=;[!;, v(x)=;2!;xÛ`-2x

∴f(x) =:`(x-2)ln`x`dx

={;2!;xÛ`-2x}ln`x-:`{;2!;xÛ`-2x}_;[!;`dx

={;2!;xÛ`-2x}ln`x-:`{;2!;x-2}`dx

={;2!;xÛ`-2x}ln`x-;4!;xÛ`+2x+C f(1)=;4#;이므로 ;4&;+C=;4#; ∴ C=-1

∴f(x)={;2!;xÛ`-2x}ln`x-;4!;xÛ`+2x-1

따라서f(x)의 극솟값은

f(2) =-2`ln`2-1+4-1=2-2`ln`2

2-2`ln`2

단계 채점요소 배점

f(1)=;4#;임을 알기 30%

f(x) 구하기 50%

f(x)의 극솟값 구하기 20%

1005

ex+1=t로 놓으면 ex= dtdx

∴f(x) =:`'t`dt=:`t;2!;`dt=;3@;t;2#;+C

=;3@;(ex+1)"Ãex+1+C

이때f'(x)=ex"Ãex+1>0이므로f(x)는 증가함수이다.

따라서f(x)는 0ÉxÉln`3에서 x=0일 때 최솟값을 갖는다.

즉,f(0)=4'2

3 이므로 4'2

3 +C=4'2

3 ∴ C=0

∴f(x)=;3@;(ex+1)"Ãex+1

따라서 0ÉxÉln`3에서f(x)의 최댓값은 f(ln`3) =;3@;(3+1)'Ä3+1=;;Á3¤;;

;;Á3¤;;

단계 채점요소 배점

f(x)를 적분상수를 사용하여 나타내기 40%

f(x) 구하기 40%

f(x)의 최댓값 구하기 20%

1004

`f'(x)=ln`x+x_;[!;-1=ln`x이므로

y=ln`x라 하면 x=ey x와 y를 서로 바꾸면 y=ex

g(x)=ex

:`g(x)dx=:`ex`dx=ex+C

ex

+C

단계 채점요소 배점

f '(x) 구하기 30%

g(x) 구하기 40%

:`g(x) dx 구하기

30%

1006

`f'(x)=(x-2)ln`x=0에서 x=1 또는 x=2 따라서 함수f(x)의 증가와 감소를 표로 나타내면 다음과 같다.

x 012

f'(x) + 0 - 0 +

f(x) ↗ 극대 ↘ 극소 ↗

f(x)의 극댓값이 ;4#;이므로f(1)=;4#;

1007

`f'(x)=sinÛ``x`cos`x이므로 f(x)=:`f'(x)dx=:`sinÛ``x`cos`x`dx

sin`x=t로 놓으면 cos`x= dtdx

∴f(x) =:`sinÛ``x`cos`x`dx=:`tÛ``dt

=;3!;tÜ`+C=;3!;`sinÜ``x+C

f{;2Ò;}=0이므로 ;3!;+C=0 ∴ C=-;3!;

따라서f(x)=;3!;`sinÜ``x-;3!;이므로

f(p)=-;3!;

-

;3!;

단계 채점요소 배점

f(x)=

:`f '(x)dx 이용하기

30%

f(x) 구하기 50%

f(p)의 값 구하기 20%

RPM미적분_해설_08(121~135)오.indd 134 19. 2. 27. 오후 5:00

08. 여러 가지 적분법

135 1009

조건 ㈎에서

:`2{f(x)}Û``f'(x)dx=:`{f(2x+1)}Û``f'(2x+1)dx 이므로

;3@;{f(x)}Ü`=;3!;{f(2x+1)}Ü`_;2!;+C

{f(2x+1)}Ü`=4{f(x)}Ü`+C' yy ㉠

㉠에 x=-1을 대입하면 {f(-1)}Ü`=4{f(-1)}Ü`+C'

∴ C'=-3{f(-1)}Ü` yy ㉡

㉠에 x=-;8!;을 대입하면 [ f{;4#;}]3=4[ f{-;8!;}]3+C' 조건 ㈏에서f{-;8!;}=1이므로 [ f{;4#;}]3=4+C'

㉠에 x=;4#;을 대입하면

[ f{;2%;}]3=4[ f{;4#;}]3+C'=4(4+C')+C'=16+5C'

㉠에 x=;2%;를 대입하면 {f(6)}Ü`=4[ f{;2%;}]3+C' 조건 ㈏에서f(6)=2이므로 8=4(16+5C')+C'

8=64+21C' ∴ C'=-;3*; yy ㉢

㉡, ㉢에서 -3{f(-1)}Ü`=-;3*;이므로 {f(-1)}Ü`=;9*; ∴f(-1)=2Ü`'3

3

1008

조건 ㈐에서

Ú x<0일 때

f(x) =:`(cos`x+k)dx=sin`x+kx+CÁ

Û x>0일 때

f(x) =:` 1-cos`x2 dx=;2!;x-;2!;`sin`x+Cª 조건 ㈏에서

f(-p)=0이므로 -kp+CÁ=0 ∴ CÁ=kp f(p)=p이므로 ;2!;p+Cª=p    ∴ Cª=;2Ò;

∴f(x)=àsin`x+kx+kp (x<0)

;2!;x-;2!;`sin`x+;2Ò; (x>0) 조건 ㈎에서 함수f(x)는 x=0에서 연속이므로 f(0)=lim

x`Ú0-`f(x)=lim

x`Ú0+`f(x)

f(0)=kp=;2Ò; ∴ k=;2!; ;2!;

1010

f(x) =:`f'(x)dx

=:`(sin`x+'3`cos`x-1)dx

='3`sin`x-cos`x-x+C yy ㉠ f'(x)=0에서 sin`x+'3`cos`x-1=0

2`sin`{x+;3Ò;}-1=0 sin`{x+;3Ò;}=;2!;

그런데 -p<x<p에서 -;3@;p<x+;3Ò;<;3$;p이므로 x+;3Ò;=;6Ò; 또는 x+;3Ò;=;6%;p

∴ x=-;6Ò; 또는 x=;2Ò;

따라서 함수f(x)의 증가와 감소를 표로 나타내면 다음과 같다.

x -p- ;6Ò;;2Ò; … p

f'(x) - 0 + 0

-f(x) ↘ 극소 ↗ 극대 ↘

즉, 함수f(x)는 x=-;6Ò;에서 극소이므로 f{-;6Ò;}=;3@;p-'3

㉠에 x=-;6Ò;를 대입하면

;3@;p-'3=- '3 2 -'3

2 +;6Ò;+C  ∴ C=;2Ò;

따라서 f(x)='3`sin`x-cos`x-x+;2Ò;이므로 f(x)의 극댓 값은

f{;2Ò;}='3-;2Ò;+;2Ò;='3

'3

RPM미적분_해설_08(121~135)오.indd 135 19. 2. 27. 오후 5:00

136

정답과 풀이

09 정적분 Ⅲ.

적분법

본문 143 쪽

교과서 문제

///

1011

:)8``Ü`'§x`dx =:)8`x;3!;`dx=[;4#; x;3$;]8)

=12 12

1012

:!6 ;[!; dx=[ln |x|]6!=ln`6-ln`1=ln`6

ln`6

1020

:)È (cos`x-x)dx+:@Èù`(x-cos`x)dx

=:)È (cos`x-x)dx+:ù2`È (cos`x-x)dx

=:)2`È (cos`x-x)dx=[sin`x-;2!;xÛ`])2`È

=-2pÛ` -2pÛ`

1018

:_0!`(ex+1)dx+:)-` 1 (e-x+1)dx

=:_0!`(ex+1)dx-:_0!`(e-x+1)dx

=:_0!`(ex-e-x)dx=[ex+e-x]0_!

=2-(e-1+e)=2-e-;e!; 2-e-

;e!;

1017

:)2 ('§x-1)dx+:)2 ('§x+1)dx

=:)2 ('§x-1+'§x+1)dx

=:)2 2'§x`dx=[;3$; x;2#;]2)

=8'2

3

8 '2

3 1015

:)È sin`x`dx=[-cos`x]È)=1-(-1)=2 2

1016

:```;6Ò;;2Ò;`cos`x`dx=[sin`x]```;6Ò;;2Ò;=1-;2!;=;2!; ;2!;

1014

:)3 3xdx=[ 3ln`3 ]3)=x 27 ln`3 - 1

ln`3 = 26 ln`3

26

ln`3 1013

:)ln`2`ex`dx =[ex])ln`2=2-1=1 1

1019

:)1 (2x-1)dx+:!3 (2x-1)dx

=:)3 (2x-1)dx=[ 2ln`2 -x]3)x

={ 8ln`2 -3}- 1 ln`2 = 7

ln`2 -3

7

ln`2 -3

1023

sin`x는 기함수, cos`x는 우함수이므로

:-;2Ò;;2Ò;`(sin`x+cos`x)dx =2:);2Ò;`cos`x`dx

=2[sin`x]);2Ò;=2 2

1022

f(x)=ex+e-x으로 놓으면

f(-x)=e-x+ex=f(x)

즉, f(x)=ex+e-x은 우함수이므로

:_4$`(ex+e-x)dx =2:)4 (ex+e-x)dx

=2[ex-e-x]4)

=2{eÝ`- 1eÝ` } 2

{eÝ`- 1 eÝ` } 1021

|x|는 우함수이므로

:_2@`|x|dx=2:)2 x`dx=2[;2!;xÛ`]2)=4 4

1026

xÛ`-1=t로 놓으면 2x= dtdx x=0일 때 t=-1, x=2일 때 t=3이므로

:)2 x(xÛ`-1)Û`dx =:_3!`tÛ`_;2!; dt

=[;6!; tÜ`]3_!=;;Á3¢;;

;;Á3¢;;

1025

x+2=t로 놓으면 1= dtdx x=0일 때 t=2, x=1일 때 t=3이므로

:)1 'Äx+2`dx =:@3 't`dt=:@3 t;2!;`dt

=[;3@;t;2#;]3@=2'3-4'2

3 2'3-

4'2 3 1024

2x-1=t로 놓으면 2= dtdx

x=0일 때 t=-1, x=3일 때 t=5이므로

:)3 (2x-1)Û`dx =:_5!`tÛ`_;2!; dt

=;2!;:_5!`tÛ``dt=;2!;[;3!;tÜ`]5_!

=;2!;[;;;!3@;;%;-{-;3!;}]=21 21

RPM미적분_해설_09(136~151)오.indd 136 19. 2. 27. 오후 5:01

09. 정적분

137 1027

3xÛ`+1=t로 놓으면 6x= dtdx

x=1일 때 t=4, x=2일 때 t=13이므로

:!2 x3xÛ`+1dx =:$1`3 ;t!;_;6!; dt=[;6!;`ln|t|]1$3`

=;6!;`ln`13-;6!;`ln`4

=;6!;`ln`;;Á4£;;

;6!;`ln`;;Á4£;;

1028

f(x)=ln`x, g '(x)=1로 놓으면 f '(x)=;[!;, g(x)=x

:!e ln`x`dx =[x`ln`x]e!-:!e ;[!;_x`dx

=e-[x]e!=e-(e-1)

=1 1

1036

:!2 (5x+6)'§x`dx =:!2 (5x'§x+6'§x )dx

=:!2 {5x;2#;+6x;2!;}dx

=[2x;2%;+4x;2#;]2!

=16'2-6

16'2-6

1029

f(x)=2x, g '(x)=ex으로 놓으면 f '(x)=2, g(x)=ex

:)1 2xexdx =[2xex]1)-:)1 2exdx

=2e-[2ex]1)

=2e-(2e-2)

=2 2

1030

주어진 등식의 양변을 x에 대하여 미분하면

f(x)=ex  f(x)=ex

1031

주어진 등식의 양변을 x에 대하여 미분하면

f(x)=;[!;+4  f(x)=

;[!;+4

1033

F'(t)=et-1이라 하면

limx`Ú0`;[!;:)/ (et-1)dt =limx`Ú0`;[!;:)/ F'(t)dt

=limx`Ú0F(x)-F(0)

x

=F'(0)=eâ`-1=0 0

1032

주어진 등식의 양변을 x에 대하여 미분하면

f(x)=2`cos`x  f(x)=2`cos`x

1037

:!4 (1-'§x )Û`

'§x dx =:!4 1-2'§x+x

'§x dx

=:!4 {x-;2!;-2+x;2!;}dx

=[2x;2!;-2x+;3@;x;2#;]4!

=;3$;-;3@;=;3@;

1034

F'(t)=sin`t+t라 하면 limx`Úp

x-p :ù/ (1 sin`t+t)dt

=limx`Úp 1

x-p :ù/ F'(t)dt

=limx`ÚpF(x)-F(p)

x-p

=F'(p)=sin`p+p=p p

1038

:!9 ('§x+1)Û`

x dx=:!9 x+2'§x+1

x dx

=:!9 {1+2x-;2!;+;[!;}dx

=[x+4x;2!;+ln|x|]9!

=(21+2`ln`3)-5

=2`ln`3+16

문서에서 정답과 풀이 (페이지 125-137)