미적분Ⅱ여러 가지 적분법AI기본 문제 (3점 중반)

√(4-x²)의 정적분(구간 0에서 1)

문제

정적분 014x2dx\displaystyle \int _{0} ^{1} \sqrt{4 - x ^{2}} dx의 값은? [3점] π3\displaystyle \frac{\pi}{3}π3+32\displaystyle \frac{\pi}{3} + \frac{\sqrt{3}}{2}π6+32\displaystyle \frac{\pi}{6} + \frac{\sqrt{3}}{2}2π3+32\displaystyle \frac{2 \pi}{3} + \frac{\sqrt{3}}{2}π3+3\displaystyle \frac{\pi}{3} + \sqrt{3}

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해설

x=2sinθx = 2 \sin \theta (π2θπ2)\displaystyle \left( - \frac{\pi}{2} \leq \theta \leq \frac{\pi}{2} \right)로 놓으면 dx=2cosθdθdx = 2 \cos \theta d \theta이고 x=0x = 0일 때 θ=0\theta = 0, x=1x = 1일 때 θ=π6\displaystyle \theta = \frac{\pi}{6} 4x2=2cosθ\displaystyle \sqrt{4 - x ^{2}} = 2 \cos \theta (cosθ0\cos \theta \geq 0)이므로 014x2dx=0π64cos2θdθ=0π62(1+cos2θ)dθ\displaystyle \int _{0} ^{1} \sqrt{4 - x ^{2}} dx = \int _{0} ^{\frac{\pi}{6}} 4 \cos ^{2} \theta d \theta = \int _{0} ^{\frac{\pi}{6}} 2 ( 1 + \cos 2 \theta ) d \theta =[2θ+sin2θ]0π6=π3+sinπ3=π3+32\displaystyle = \left[ 2 \theta + \sin 2 \theta \right] _{0} ^{\frac{\pi}{6}} = \frac{\pi}{3} + \sin \frac{\pi}{3} = \frac{\pi}{3} + \frac{\sqrt{3}}{2} 따라서 구하는 값은 π3+32\displaystyle \frac{\pi}{3} + \frac{\sqrt{3}}{2}

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