적분의 기법
목포해양대학교 김 용 화개요
적분법
해석적 (analytic) 정확한 적분
수치적 (numerical) 근사적 적분
해석적 기법
부분적분
치환적분
부분분수를 이용한 적분
2부분 적분
두 함수의 곱을 적분
미분의 곱셈법칙으로부터 유도
예제 14.1, 14.2, 14.3, 14.4, 14.5
3( )
dx dv u v dx du uv dx d = +( )
v dx du uv dx d dx dv u = −( )
∫
∫
∫
= − vdx dx du dx uv dx d dx dx dv u( )
uv dx uv dx d =∫
∫
∫
− = dx dx du v uv dx dx dv u[ ]
∫
∫
− = b a b a b a dx dx du v uv dx dx dv u치환 적분
연쇄법칙과 동등한 적분
삼각함수 치환
형태의 함수 치환
예제 14.6, ~ 14.13
f dx df / c f dx f dx df + =∫
/ ln부분분수를 이용한 적분
부분분수
여러 개의 분수식을 더하면 하나의 분수식으로
하나의 분수식을 간단한 분수식들의 합으로
과
는
의 부분분수
1차 선형인자
다중선형인자
2차 선형인자
5(
) (
)
(
)(
)
3 2 8 6 2 1 1 4 2 2 2 4 1 2 2 + + + = + + + + + = + + + x x x x x x x x x 1 2 + x 2 4 + x 3 2 8 6 2+ + + x x x b ax +(
ax+b) (
2, ax+b)
3,... c bx ax2+ +부분분수
분모가 선형인자로 인수분해 될 때
1차 선형인자
분모를 인수분해한다
분모의 각 인자가 부분분수를 이룬다
인자는 라는 부분분수가 된다. (A는 미지수)부분분수의 미지수를 계산한다
6 b ax + b ax A +부분분수
예
분모의 인수 분해
1차 선형인자
는
1차 선형인자
는
미지수 A, B 계산
7 2 3 8 6 2+ + + x x x(
1)(
2)
2 3 2+ + = + + x x x x(
x+1)
x+1 A(
x+2)
2 + x B 2 1 2 3 8 6 2+ + = + + + + x B x A x x x(
) (
)
(
)(
)
(
) (
3 2)
2 2 1 2 1 2 1 2+ + + + + = + + + + + = + + + x x B A x B A x x x B x A x B x A(
) (
)
(
) (
2)
6 8 8 6 2 1 + = + + + + = + + + x B A x B A x x B x A부분분수
미지수 계산을 위한 두 가지 방법
x
의 특정값 이용
x=-1을 위의 수식에 대입 x=-2를 위의 수식에 대입계수 비교
(
A+B) (
x+ A+2B)
=6x+8(
x+1) (
+Bx+2)
=6x+8 A(
−1+1) (
+B−1+2) ( )
=6−1+8→B=2 A(
−2+1) (
+B−2+2) ( )
=6−2 +8→−A=−4→A=4 A부분분수
분모가 선형인자로 인수분해 될 때
다중선형인자
다중선형인자
는 부분분수
가 된다
예
분모의 인수분해 2차 선형인자 는 1차 선형인자 는 9(
)
2 b ax +(
)
2 b ax B b ax A + + +(
4 4 1)
(
1)
13 14 2 2 − + + + x x x x x(
4 2+4 +1)
(
−1) (
= 2 +1) (
2 −1)
x x x x x(
x−1)
(
)
2 1 2x+(
)
2 1 2 1 2 + + x+ B x A 1 − x C(
4 4 1)
(
1)
2 1(
2 1)
1 13 14 2 2 2 − + + + + = − + + + x C x B x A x x x x x부분분수
미지수 계산
양변에 를 곱하면 x=1을 대입하면 x=-1/2을 대입하면 x2의 계수를 비교하면 10(
4 4 1)
(
1)
2 1(
2 1)
1 13 14 2 2 2 − + + + + = − + + + x C x B x A x x x x x(
2x+1) (
2x−1)
(
)(
)
(
)
(
)
2 2 1 2 1 1 1 2 13 14x + x=A x+ x− +B x− +C x+( )
3 27 9 3 13 14+ =C 2→ = C→C= 2 2 3 3 2 3 2 13 4 14 = → − = − → − = − B B B 1 4 2 14= A+ C→A=(
)
(
)
(
)
1 3 1 2 2 1 2 1 1 1 4 4 13 14 2 2 2 − + + + + = − + + + x x x x x x x x부분분수
2차 선형인자
2차 선형인자
는
의 부분분수가 된다
예
1차인자 는 2차인자 는 11 c bx ax2+ + c bx ax B Ax + + + 2 52 11 2 14 11 3 2 3 2 − − + + + x x x x x(
)
(
)
13 6 4 52 11 2 2 2 3+ − − = − + + x x x x x x 13 6 2+ x+ x 4 − x x−4 A 13 6 2+ + + x x C Bx 13 6 4 52 11 2 14 11 3 2 2 3 2 + + + + − = − − + + + x x C Bx x A x x x x x부분분수
미지수 계산
양변에 를 곱함 x=4를 위의 수식에 대입하면 x2항의 계수를 비교하면 상수항을 비교하면 13 6 4 52 11 2 14 11 3 2 2 3 2 + + + + − = − − + + + x x C Bx x A x x x x x(
−4)
(
2+6 +13)
x x x(
6 13)
(
)(
4)
14 11 3 2 2 − + + + + = + + x Ax x Bx C x x(
)
2 , 53 106 13 4 6 4 14 4 11 4 3 2 2 = = + ⋅ + = + ⋅ + ⋅ A A A 1 , 3=A+B B= 3 , 4 13 14= A− C C=부분분수
부적합한 분수식
분자의 차수 n이 분모의 차수 d보다 큰 경우
n
-d차의 다항식을 추가해야 함
예
분자의 차수가 3, 분모의 차수가 2 부적합 n-d=1이므로 1차의 다항식 를 추가해야 함 분모의 인수분해 13 x x x x + + + 2 3 2 4 10 4 B Ax+(
2 1)
2 2+ = + x x x x(
2 1)
2 1 4 10 4 2 4 10 4 3 2 3 + + + + = + + + = + + + x D x C B Ax x x x x x x x x부분분수
미지수 계산
양변에 를 곱함 x=0을 위의 수식에 대입하면 x=-1/2을 위의 수식에 대입하면 x3항의 계수를 비교하면 x항의 계수를 비교하면 14(
2x+1)
x(
2 1)
2 1 4 10 4 2 4 10 4 3 2 3 + + + + = + + + = + + + x D x C B Ax x x x x x x x x(
Ax B) (
x x)
C(
x)
Dx x x +10 +4= + 2 +1+ 2 +1+ 4 3(
2 0 1)
4 4=C ⋅ + →C= 3 2 4 5 2 1 2 1 4 2 1 10 2 1 4 3 = → − = + − − − = + − + − D D D 2 2 4= A→A= 1 2 10=B+ C+D →B=−(
)
2 1 3 4 1 2 1 2 4 10 4 2 4 10 4 3 2 3 + + + − = + + + = + + + x x x x x x x x x x x부분분수를 이용한 적분
부분분수를 활용한 적분