[논제 Ⅱ](1) 부분적분법을 이용하면,∫xsinxdx=x(−cosx)−∫(−cosx)dx=−xcosx+sinx+C∫xcosxdx=xsinx−∫sinxdx=xsinx+cosx+C
(2) f(x)=xsinx 라 두고, 이 함수의 부정적분 중 하나를 F(x)=−xcosx+sinx 라 하면, F′(x)=f(x) 이다. 이를 이용하면, 다음과 같이 부분적분법으로 계산할 수 있다.∫x2sinxdx=∫xf(x)dx=∫xF′(x)dx=xF(x)−∫F(x)dx위에서 F(x)의 부정적분은 xcosx의 부정적분의 결과를 이용하여,∫F(x)dx=∫−xcosx+sinxdx=−xsinx−cosx−cosx+C이다.따라서,∫x2sinxdx=(2−x2)cosx+2xsinx+C위의 함수를 G(x)=(2−x2)cosx+2xsinx+C 라 두고 이 중에서 닫힌구간 [0,2π]에서 x축과 만나지 않는 함수들을 구하기 위하여, 함수의 그래프의 개형을 증가와 감소의 표를 이용하여 구해보면,
| x | 0 | | π | | 2π |
|---|
| G′(x) | 0 | + | 0 | − | 0 |
| G(x) | 2+C | ↗ | (π2−2)+C | ↘ | (2−4π2)+C |
함수의 그래프가 닫힌구간 [0,2π]에서 x축과 만나지 않기 위해서는 최댓값과 최솟값의 부호가 같아야 한다.따라서 (π2−2+C)(2−4π2+C)>0 인 다음 부정적분 함수들에 대하여 x축과 만나지 않는다.G(x)=(2−x2)cosx+2xsinx+C,C<2−π2 혹은 C>4π2−2.