Banner A. The Calculus Lifesaver: All the Tools You Need to Excel at Calculus
Подождите немного. Документ загружается.
416 • Techniques of Integration, Part Two
Now, the second integral is
R
tan
4
(x) dx, so we have to repeat the whole
process. Take out a factor of tan
2
(x) and change it to (sec
2
(x) − 1):
Z
tan
4
(x) dx =
Z
tan
2
(x) tan
2
(x) dx =
Z
tan
2
(x)
sec
2
(x) − 1
dx
=
Z
tan
2
(x) sec
2
(x) dx −
Z
tan
2
(x) dx.
Once again, we have two integrals. To do the first, let t = tan(x), so that
dt = sec
2
(x) dx (sound familiar?). So
Z
tan
2
(x) sec
2
(x) dx =
Z
t
2
dt =
t
3
3
+ C =
tan
3
(x)
3
+ C.
Meanwhile, we saw above that
Z
tan
2
(x) dx =
Z
sec
2
(x) − 1
dx = tan(x) − x + C.
Putting it all together (being careful not to forget the minus signs), we see
that
Z
tan
6
(x) dx =
tan
5
(x)
5
−
tan
3
(x)
3
+ tan(x) − x + C.
What a pain. Still, it could be worse:
19.2.3 Powers of sec
Yup, this one really sucks, except for
R
sec
2
(x) dx, which is easy. Let’s start
with the first power,
R
sec(x) dx. There are many ways of finding this in-
tegral. The easiest involves a cool trick that is well worth remembering, as
it’s a real timesaver. Unfortunately it’s the sort of trick that is completely
counterintuitive, and it boggles the mind that anyone even thought of it in
the first place. The idea is to multiply top and bottom by the bizarre quantity
(sec(x) + tan(x)). Watch and be amazed:
PSfrag replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shadow
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror (
y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y = (
x − 1)
2
−
1
x
Same height
−
x
Same length,
opposite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y = 2
x
y = 10
x
y = 2
−
x
y = log
2
(
x)
4
3 units
mirror (
x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
= 0 radians
θ
hypotenuse
opposite
adjacent
0 (
≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
II
III
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference angle
reference angle =
π
6
sin +
sin −
cos +
cos −
tan +
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this angle is
5
π
6
clockwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = cos(
x)
−
π
2
π
2
y = tan(
x), −
π
2
< x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y = tan(
x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y = sec(
x)
y = csc(
x)
y = cot(
x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y = tan
−
1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
, x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 < x < 0
.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x + 2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangent at x = a
b
tangent at x = b
c
tangent at x = c
y = x
2
tangent
at x = −
1
u
v
uv
u + ∆
u
v + ∆
v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y = sin(
x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x = 0
a = 0
x > 0
a > 0
x < 0
a < 0
rest position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y = ln(
x)
y = cosh(
x)
y = sinh(
x)
y = tanh(
x)
y = sech(
x)
y = csch(
x)
y = coth(
x)
1
−
1
y = f(
x)
original function
inverse function
slope = 0 at (
x, y)
slope is infinite at (
y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = sin(
x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y = sin
−
1
(x)
y = cos(
x)
π
π
2
y = cos
−
1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y = tan(
x)
y = tan(
x)
1
y = tan
−
1
(x)
y = sec(
x)
y = sec
−
1
(x)
y = csc
−
1
(x)
y = cot
−
1
(x)
1
y = cosh
−
1
(x)
y = sinh
−
1
(x)
y = tanh
−
1
(x)
y = sech
−
1
(x)
y = csch
−
1
(x)
y = coth
−
1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y = 1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Local maximum
Local minimum
Horizontal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln(
x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing fence
new fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallow
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a + ∆
x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
df
∆
x
a
b
y = f(
x)
true zero
starting approximation
better approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y = 1
a
b
y = sin(
x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(n−2)
n
2(n−1)
n
2n
n
= 2
width of each interval =
2
n
−2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −x
2
− 2x + 3
3
−5
y = |−x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (x)
y = g(x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(x)
y = g(x)
M
m
1
2
−1
−2
0
y = e
−x
2
1
2
e
−1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (t)
F (x )
y = f (t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
Z
sec(x) dx =
Z
sec(x) ×
sec(x) + tan(x)
sec(x) + tan(x)
dx =
Z
sec
2
(x) + sec(x) tan(x)
sec(x) + tan(x)
dx
= ln|sec(x) + tan(x)| + C,
since the derivative of the denominator sec(x) + tan(x) is miraculously equal
to the numerator.
How about the second power of sec(x)? Not much to this one:
Z
sec
2
(x) dx = tan(x) + C.
That was easy. Unfortunately, it gets pretty messy for larger powers. The
standard idea is to pull out sec
2
(x) (which is similar to what we did with
PSfrag replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shadow
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror (
y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y = (
x − 1)
2
−
1
x
Same height
−
x
Same length,
opposite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y = 2
x
y = 10
x
y = 2
−
x
y = log
2
(
x)
4
3 units
mirror (
x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
= 0 radians
θ
hypotenuse
opposite
adjacent
0 (
≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
II
III
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference angle
reference angle =
π
6
sin +
sin −
cos +
cos −
tan +
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this angle is
5
π
6
clockwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = cos(
x)
−
π
2
π
2
y = tan(
x), −
π
2
< x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y = tan(
x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y = sec(
x)
y = csc(
x)
y = cot(
x)
y = f (
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y = tan
−
1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
, x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 < x < 0
.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x + 2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f (
x)
a
tangent at x = a
b
tangent at x = b
c
tangent at x = c
y = x
2
tangent
at x = −
1
u
v
uv
u + ∆
u
v + ∆
v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f (
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y = sin(
x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x = 0
a = 0
x > 0
a > 0
x < 0
a < 0
rest position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f (
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y = ln(
x)
y = cosh(
x)
y = sinh(
x)
y = tanh(
x)
y = sech(
x)
y = csch(
x)
y = coth(
x)
1
−
1
y = f (
x)
original function
inverse function
slope = 0 at (
x, y)
slope is infinite at (
y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = sin(
x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y = sin
−
1
(x)
y = cos(
x)
π
π
2
y = cos
−
1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y = tan(
x)
y = tan(
x)
1
y = tan
−
1
(x)
y = sec(
x)
y = sec
−
1
(x)
y = csc
−
1
(x)
y = cot
−
1
(x)
1
y = cosh
−
1
(x)
y = sinh
−
1
(x)
y = tanh
−
1
(x)
y = sech
−
1
(x)
y = csch
−
1
(x)
y = coth
−
1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y = 1
2
(2
, 3)
y = f (
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Local maximum
Local minimum
Horizontal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f(
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln(
x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing fence
new fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallow
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f (
x)
F
P
a
a + ∆
x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
df
∆
x
a
b
y = f (
x)
true zero
starting approximation
better approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f (
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y = 1
a
b
y = sin(x)
π
−π
0
−1
−2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(n−2)
n
2(n−1)
n
2n
n
= 2
width of each interval =
2
n
−2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −x
2
− 2x + 3
3
−5
y = |−x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (x)
y = g(x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f (x)
y = g(x)
M
m
1
2
−1
−2
0
y = e
−x
2
1
2
e
−1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f(t)
F (x )
y = f(t)
F (x + h )
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
powers of tan(x)) and integrate by parts, using dv = sec
2
(x) dx and u as the
rest of the powers of sec(x). This means that v = tan(x) (remember, we don’t
need a constant here). When you do the integration by parts, you will of
Section 19.2.3: Powers of sec • 417
course get a new integral; the integrand should be a lower power of sec(x)
multiplied by tan
2
(x). Once again, we have to use tan
2
(x) = sec
2
(x) − 1 and
get two integrals. One of them is a multiple of the original integral! You
have to put this back on the left-hand side. The other one is a lower power
of sec(x), and you have to repeat the whole process until you get down to
R
sec(x) dx or
R
sec
2
(x) dx, both of which we now know how to do.
That was quite a technical explanation. Let’s see a formidable example:
find
R
sec
6
(x) dx. Start off by breaking out sec
2
(x), like this:
PSfrag replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shadow
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror (
y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y = (
x − 1)
2
−
1
x
Same height
−
x
Same length,
opposite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y = 2
x
y = 10
x
y = 2
−
x
y = log
2
(
x)
4
3 units
mirror (
x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
= 0 radians
θ
hypotenuse
opposite
adjacent
0 (
≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
II
III
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference angle
reference angle =
π
6
sin +
sin −
cos +
cos −
tan +
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this angle is
5
π
6
clockwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = cos(
x)
−
π
2
π
2
y = tan(
x), −
π
2
< x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y = tan(
x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y = sec(
x)
y = csc(
x)
y = cot(
x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y = tan
−
1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
, x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 < x < 0
.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x + 2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangent at x = a
b
tangent at x = b
c
tangent at x = c
y = x
2
tangent
at x = −
1
u
v
uv
u + ∆
u
v + ∆
v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y = sin(
x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x = 0
a = 0
x > 0
a > 0
x < 0
a < 0
rest position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y = ln(
x)
y = cosh(
x)
y = sinh(
x)
y = tanh(
x)
y = sech(
x)
y = csch(
x)
y = coth(
x)
1
−
1
y = f(
x)
original function
inverse function
slope = 0 at (
x, y)
slope is infinite at (
y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = sin(
x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y = sin
−
1
(x)
y = cos(
x)
π
π
2
y = cos
−
1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y = tan(
x)
y = tan(
x)
1
y = tan
−
1
(x)
y = sec(
x)
y = sec
−
1
(x)
y = csc
−
1
(x)
y = cot
−
1
(x)
1
y = cosh
−
1
(x)
y = sinh
−
1
(x)
y = tanh
−
1
(x)
y = sech
−
1
(x)
y = csch
−
1
(x)
y = coth
−
1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y = 1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Local maximum
Local minimum
Horizontal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln(
x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing fence
new fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallow
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a + ∆
x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
df
∆
x
a
b
y = f(
x)
true zero
starting approximation
better approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y = 1
a
b
y = sin(
x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
= 2
width of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−5
y = |−x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (x)
y = g(x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(x)
y = g(x)
M
m
1
2
−1
−2
0
y = e
−x
2
1
2
e
−1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (t)
F (x )
y = f (t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
Z
sec
6
(x) dx =
Z
sec
4
(x) sec
2
(x) dx.
Now integrate by parts with u = sec
4
(x) and dv = sec
2
(x) dx. By differenti-
ating u and integrating dv as usual, we find that
du = 4 sec
3
(x) sec(x) tan(x) dx = 4 sec
4
(x) tan(x) dx and v = tan(x).
So now we can integrate by parts to get
R
u dv = u v −
R
v du
Z
sec
4
(x)
z }| {
sec
2
(x) dx = sec
4
(x) tan(x) −
Z
tan(x)
z }| {
4 sec
4
(x) tan(x) dx .
Let’s look at the integral on the right-hand side. We can write this as
4
Z
sec
4
(x) tan
2
(x) dx = 4
Z
sec
4
(x)
sec
2
(x) − 1
dx
= 4
Z
sec
6
(x) dx −
Z
sec
4
(x) dx
.
Putting it all together, we have
Z
sec
6
(x) dx = sec
4
(x) tan(x) − 4
Z
sec
6
(x) dx + 4
Z
sec
4
(x) dx.
Now comes the sexy part: transfer the first integral on the right-hand side
over to the left-hand side to get
5
Z
sec
6
(x) dx = sec
4
(x) tan(x) + 4
Z
sec
4
(x) dx.
We can divide this equation by 5 to get
Z
sec
6
(x) dx =
1
5
sec
4
(x) tan(x) +
4
5
Z
sec
4
(x) dx.
Are we done? No, we still need to know how to do
R
sec
4
(x) dx! We just have
to repeat the whole darn process again. Here’s where it’s your turn to repeat
PSfrag replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shadow
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror (
y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y = (
x − 1)
2
−
1
x
Same height
−
x
Same length,
opposite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y = 2
x
y = 10
x
y = 2
−
x
y = log
2
(
x)
4
3 units
mirror (
x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
= 0 radians
θ
hypotenuse
opposite
adjacent
0 (
≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
II
III
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference angle
reference angle =
π
6
sin +
sin −
cos +
cos −
tan +
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this angle is
5
π
6
clockwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = cos(
x)
−
π
2
π
2
y = tan(
x), −
π
2
< x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y = tan(
x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y = sec(
x)
y = csc(
x)
y = cot(
x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y = tan
−
1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
, x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 < x < 0
.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x + 2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangent at x = a
b
tangent at x = b
c
tangent at x = c
y = x
2
tangent
at x = −
1
u
v
uv
u + ∆
u
v + ∆
v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y = sin(
x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x = 0
a = 0
x > 0
a > 0
x < 0
a < 0
rest position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y = ln(
x)
y = cosh(
x)
y = sinh(
x)
y = tanh(
x)
y = sech(
x)
y = csch(
x)
y = coth(
x)
1
−
1
y = f(
x)
original function
inverse function
slope = 0 at (
x, y)
slope is infinite at (
y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = sin(
x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y = sin
−
1
(x)
y = cos(
x)
π
π
2
y = cos
−
1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y = tan(
x)
y = tan(
x)
1
y = tan
−
1
(x)
y = sec(
x)
y = sec
−
1
(x)
y = csc
−
1
(x)
y = cot
−
1
(x)
1
y = cosh
−
1
(x)
y = sinh
−
1
(x)
y = tanh
−
1
(x)
y = sech
−
1
(x)
y = csch
−
1
(x)
y = coth
−
1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y = 1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Local maximum
Local minimum
Horizontal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln(
x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing fence
new fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallow
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a + ∆
x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
df
∆
x
a
b
y = f(
x)
true zero
starting approximation
better approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y = 1
a
b
y = sin(x)
π
−π
0
−1
−2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(n−2)
n
2(n−1)
n
2n
n
= 2
width of each interval =
2
n
−2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −x
2
− 2x + 3
3
−5
y = |−x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (x)
y = g(x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(x)
y = g(x)
M
m
1
2
−1
−2
0
y = e
−x
2
1
2
e
−1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (t)
F (x )
y = f (t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
all the above steps. If you don’t screw up, you should get
Z
sec
4
(x) dx =
1
3
sec
2
(x) tan(x) +
2
3
Z
sec
2
(x) dx.
418 • Techniques of Integration, Part Two
Now we need
R
sec
2
(x) dx, but we’ve finally knocked this down to something
we can do—it’s just tan(x) +C, as we’ve already seen. Putting it all together,
we have
Z
sec
6
(x) dx =
1
5
sec
4
(x) tan(x) +
4
5
1
3
sec
2
(x) tan(x) +
2
3
tan(x)
+ C
=
1
5
sec
4
(x) tan(x) +
4
15
sec
2
(x) tan(x) +
8
15
tan(x) + C.
Man, I’m exhausted just writing about this. Look, the idea with powers of
both tan(x) and sec(x) is to knock the power down by 2 and then repeat;
keep going until you either get down to the first or second power, which you
can just do directly. By the way, how would you do
PSfrag
replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shado
w
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror
(y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y =
(x − 1)
2
−
1
x
Same
height
−
x
Same
length,
opp
osite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y =
2
x
y =
10
x
y =
2
−x
y =
log
2
(x)
4
3
units
mirror
(x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
=
0 radians
θ
hypotenuse
opp
osite
adjacen
t
0
(≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
I
I
I
II
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference
angle
reference
angle =
π
6
sin
+
sin −
cos
+
cos −
tan
+
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this
angle is
5π
6
clo
ckwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
y =
cos(x)
−
π
2
π
2
y =
tan(x), −
π
2
<
x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y =
tan(x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y =
sec(x)
y =
csc(x)
y =
cot(x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y =
tan
−1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
,
x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 <
x < 0.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x +
2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangen
t at x = a
b
tangen
t at x = b
c
tangen
t at x = c
y = x
2
tangen
t
at x = −
1
u
v
uv
u +
∆u
v +
∆v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y =
sin(x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x =
0
a =
0
x
> 0
a
> 0
x
< 0
a
< 0
rest
position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y =
ln(x)
y =
cosh(x)
y =
sinh(x)
y =
tanh(x)
y =
sech(x)
y =
csch(x)
y =
coth(x)
1
−
1
y = f(
x)
original
function
in
verse function
slop
e = 0 at (x, y)
slop
e is infinite at (y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
y =
sin(x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y =
sin
−1
(x)
y =
cos(x)
π
π
2
y =
cos
−1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y =
tan(x)
y =
tan(x)
1
y =
tan
−1
(x)
y =
sec(x)
y =
sec
−1
(x)
y =
csc
−1
(x)
y =
cot
−1
(x)
1
y =
cosh
−1
(x)
y =
sinh
−1
(x)
y =
tanh
−1
(x)
y =
sech
−1
(x)
y =
csch
−1
(x)
y =
coth
−1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y =
1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Lo
cal maximum
Lo
cal minimum
Horizon
tal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2
+
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln
(x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2
+
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing
fence
new
fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallo
w
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a +
∆x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
d
f
∆
x
a
b
y = f(
x)
true
zero
starting
approximation
b
etter approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y =
1
a
b
y =
sin(x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
=
2
width
of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
I
I
I
II
IV
4
y
dx
y = −x
2
− 2x + 3
3
−5
y = |−x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (x)
y = g(x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(x)
y = g(x)
M
m
1
2
−1
−2
0
y = e
−x
2
1
2
e
−1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (t)
F (x )
y = f (t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
Z
dx
cos
6
(x)
?
That’s right, you write it as
R
sec
6
(x) dx, of course (which we just worked
out!). How about
PSfrag
replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shado
w
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror
(y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y =
(x − 1)
2
−
1
x
Same
height
−
x
Same
length,
opp
osite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y =
2
x
y =
10
x
y =
2
−x
y =
log
2
(x)
4
3
units
mirror
(x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
=
0 radians
θ
hypotenuse
opp
osite
adjacen
t
0
(≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
I
I
I
II
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference
angle
reference
angle =
π
6
sin
+
sin −
cos
+
cos −
tan
+
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this
angle is
5π
6
clo
ckwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
y =
cos(x)
−
π
2
π
2
y =
tan(x), −
π
2
<
x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y =
tan(x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y =
sec(x)
y =
csc(x)
y =
cot(x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y =
tan
−1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
,
x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 <
x < 0.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x +
2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangen
t at x = a
b
tangen
t at x = b
c
tangen
t at x = c
y = x
2
tangen
t
at x = −
1
u
v
uv
u +
∆u
v +
∆v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y =
sin(x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x =
0
a =
0
x
> 0
a
> 0
x
< 0
a
< 0
rest
position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y =
ln(x)
y =
cosh(x)
y =
sinh(x)
y =
tanh(x)
y =
sech(x)
y =
csch(x)
y =
coth(x)
1
−
1
y = f(
x)
original
function
in
verse function
slop
e = 0 at (x, y)
slop
e is infinite at (y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
y =
sin(x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y =
sin
−1
(x)
y =
cos(x)
π
π
2
y =
cos
−1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y =
tan(x)
y =
tan(x)
1
y =
tan
−1
(x)
y =
sec(x)
y =
sec
−1
(x)
y =
csc
−1
(x)
y =
cot
−1
(x)
1
y =
cosh
−1
(x)
y =
sinh
−1
(x)
y =
tanh
−1
(x)
y =
sech
−1
(x)
y =
csch
−1
(x)
y =
coth
−1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y =
1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Lo
cal maximum
Lo
cal minimum
Horizon
tal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2
+
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln
(x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2
+
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing
fence
new
fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallo
w
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a +
∆x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
d
f
∆
x
a
b
y = f(
x)
true
zero
starting
approximation
b
etter approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y =
1
a
b
y =
sin(x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
=
2
width
of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −x
2
− 2x + 3
3
−5
y = |−x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (x)
y = g(x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(x)
y = g(x)
M
m
1
2
−1
−2
0
y = e
−x
2
1
2
e
−1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (t)
F (x )
y = f (t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
Z
sin
2
(x)
cos
3
(x)
dx?
Write the numerator as 1 − cos
2
(x) and break up the integral:
Z
sin
2
(x)
cos
3
(x)
dx =
Z
1 − cos
2
(x)
cos
3
(x)
dx =
Z
sec
3
(x) dx −
Z
sec(x) dx.
Now use the techniques above to find these two integrals involving powers of
sec(x).
19.2.4 Powers of cot
These work just like powers of tan(x). You pull out cot
2
(x) and use the
Pythagorean identity
cot
2
(x) = csc
2
(x) − 1.
Just beware that when you set t = cot(x), you have dt = −csc
2
(x) dx. That
is, don’t forget the minus sign! Now try doing a few for practice. For example,
PSfrag
replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shado
w
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror
(y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y =
(x − 1)
2
−
1
x
Same
height
−
x
Same
length,
opp
osite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y =
2
x
y =
10
x
y =
2
−x
y =
log
2
(x)
4
3
units
mirror
(x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
=
0 radians
θ
hypotenuse
opp
osite
adjacen
t
0
(≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
I
I
I
II
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference
angle
reference
angle =
π
6
sin
+
sin −
cos
+
cos −
tan
+
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this
angle is
5π
6
clo
ckwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
y =
cos(x)
−
π
2
π
2
y =
tan(x), −
π
2
<
x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y =
tan(x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y =
sec(x)
y =
csc(x)
y =
cot(x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y =
tan
−1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
,
x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 <
x < 0.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x +
2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangen
t at x = a
b
tangen
t at x = b
c
tangen
t at x = c
y = x
2
tangen
t
at x = −
1
u
v
uv
u +
∆u
v +
∆v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y =
sin(x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x =
0
a =
0
x
> 0
a
> 0
x
< 0
a
< 0
rest
position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y =
ln(x)
y =
cosh(x)
y =
sinh(x)
y =
tanh(x)
y =
sech(x)
y =
csch(x)
y =
coth(x)
1
−
1
y = f(
x)
original
function
in
verse function
slop
e = 0 at (x, y)
slop
e is infinite at (y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
y =
sin(x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y =
sin
−1
(x)
y =
cos(x)
π
π
2
y =
cos
−1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y =
tan(x)
y =
tan(x)
1
y =
tan
−1
(x)
y =
sec(x)
y =
sec
−1
(x)
y =
csc
−1
(x)
y =
cot
−1
(x)
1
y =
cosh
−1
(x)
y =
sinh
−1
(x)
y =
tanh
−1
(x)
y =
sech
−1
(x)
y =
csch
−1
(x)
y =
coth
−1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y =
1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Lo
cal maximum
Lo
cal minimum
Horizon
tal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2
+
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln
(x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2
+
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing
fence
new
fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallo
w
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a +
∆x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
d
f
∆
x
a
b
y = f(
x)
true
zero
starting
approximation
b
etter approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y =
1
a
b
y =
sin(x)
π
−
π
0
−
1
−2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(n−2)
n
2(n−1)
n
2n
n
= 2
width of each interval =
2
n
−2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −x
2
− 2x + 3
3
−5
y = |−x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (x)
y = g(x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(x)
y = g(x)
M
m
1
2
−1
−2
0
y = e
−x
2
1
2
e
−1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (t)
F (x )
y = f (t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
try
R
cot
6
(x) dx and compare your answer with the solution to
R
tan
6
(x) dx
in Section 19.2.2 above. You will see that they are very similar indeed.
19.2.5 Powers of csc
These work just like powers of sec(x). You pull out csc
2
(x) and integrate by
parts, using dv = csc
2
(x) dx. Beware: you now have v = −cot(x), and du
also involves a minus sign which you have to worry about. Again, try some
PSfrag
replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shado
w
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror
(y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y =
(x − 1)
2
−
1
x
Same
height
−
x
Same
length,
opp
osite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y =
2
x
y =
10
x
y =
2
−x
y =
log
2
(x)
4
3
units
mirror
(x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
=
0 radians
θ
hypotenuse
opp
osite
adjacen
t
0
(≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
I
I
I
II
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference
angle
reference
angle =
π
6
sin
+
sin −
cos
+
cos −
tan
+
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this
angle is
5π
6
clo
ckwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
y =
cos(x)
−
π
2
π
2
y =
tan(x), −
π
2
<
x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y =
tan(x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y =
sec(x)
y =
csc(x)
y =
cot(x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y =
tan
−1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
,
x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 <
x < 0.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x +
2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangen
t at x = a
b
tangen
t at x = b
c
tangen
t at x = c
y = x
2
tangen
t
at x = −
1
u
v
uv
u +
∆u
v +
∆v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y =
sin(x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x =
0
a =
0
x
> 0
a
> 0
x
< 0
a
< 0
rest
position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y =
ln(x)
y =
cosh(x)
y =
sinh(x)
y =
tanh(x)
y =
sech(x)
y =
csch(x)
y =
coth(x)
1
−
1
y = f(
x)
original
function
in
verse function
slop
e = 0 at (x, y)
slop
e is infinite at (y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
y =
sin(x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y =
sin
−1
(x)
y =
cos(x)
π
π
2
y =
cos
−1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y =
tan(x)
y =
tan(x)
1
y =
tan
−1
(x)
y =
sec(x)
y =
sec
−1
(x)
y =
csc
−1
(x)
y =
cot
−1
(x)
1
y =
cosh
−1
(x)
y =
sinh
−1
(x)
y =
tanh
−1
(x)
y =
sech
−1
(x)
y =
csch
−1
(x)
y =
coth
−1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y =
1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Lo
cal maximum
Lo
cal minimum
Horizon
tal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2
+
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln
(x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2
+
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing
fence
new
fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallo
w
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a +
∆x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
d
f
∆
x
a
b
y = f(
x)
true
zero
starting
approximation
b
etter approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y = 1
a
b
y = sin(x)
π
−π
0
−1
−2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(n−2)
n
2(n−1)
n
2n
n
= 2
width of each interval =
2
n
−2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −x
2
− 2x + 3
3
−5
y = |−x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (x)
y = g(x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(x)
y = g(x)
M
m
1
2
−1
−2
0
y = e
−x
2
1
2
e
−1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (t)
F (x )
y = f (t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
examples. If you work out
R
csc
6
(x) dx and compare your solution to the
worked example
R
sec
6
(x) dx from Section 19.2.3 above, you should see more
than a passing resemblance.
Section 19.2.6: Reduction formulas • 419
19.2.6 Reduction formulas
The methods of the last four sections all involve knocking the power of the
trig function you’re dealing with down by 2, then repeating the process. For
example, in Section 19.2.2, we saw that we can integrate a power of tan(x)
by extracting tan
2
(x) and replacing it by sec
2
(x) − 1. Let’s try to write out
the method in general. First, we’re dealing with
R
tan
n
(x) dx, so we’ll give it
PSfrag
replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shado
w
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror
(y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y =
(x − 1)
2
−
1
x
Same
height
−
x
Same
length,
opp
osite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y =
2
x
y =
10
x
y =
2
−x
y =
log
2
(x)
4
3
units
mirror
(x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
=
0 radians
θ
hypotenuse
opp
osite
adjacen
t
0
(≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
I
I
I
II
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference
angle
reference
angle =
π
6
sin
+
sin −
cos
+
cos −
tan
+
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this
angle is
5π
6
clo
ckwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
y =
cos(x)
−
π
2
π
2
y =
tan(x), −
π
2
<
x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y =
tan(x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y =
sec(x)
y =
csc(x)
y =
cot(x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y =
tan
−1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
,
x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 <
x < 0.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x +
2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangen
t at x = a
b
tangen
t at x = b
c
tangen
t at x = c
y = x
2
tangen
t
at x = −
1
u
v
uv
u +
∆u
v +
∆v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y =
sin(x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x =
0
a =
0
x
> 0
a
> 0
x
< 0
a
< 0
rest
position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y =
ln(x)
y =
cosh(x)
y =
sinh(x)
y =
tanh(x)
y =
sech(x)
y =
csch(x)
y =
coth(x)
1
−
1
y = f(
x)
original
function
in
verse function
slop
e = 0 at (x, y)
slop
e is infinite at (y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
y =
sin(x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y =
sin
−1
(x)
y =
cos(x)
π
π
2
y =
cos
−1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y =
tan(x)
y =
tan(x)
1
y =
tan
−1
(x)
y =
sec(x)
y =
sec
−1
(x)
y =
csc
−1
(x)
y =
cot
−1
(x)
1
y =
cosh
−1
(x)
y =
sinh
−1
(x)
y =
tanh
−1
(x)
y =
sech
−1
(x)
y =
csch
−1
(x)
y =
coth
−1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y =
1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Lo
cal maximum
Lo
cal minimum
Horizon
tal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2
+
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln
(x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2
+
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing
fence
new
fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallo
w
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a +
∆x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
d
f
∆
x
a
b
y = f(
x)
true
zero
starting
approximation
b
etter approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y =
1
a
b
y =
sin(x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
=
2
width
of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
I
I
I
II
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−
5
y = |−
x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (x)
y = g(x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(x)
y = g(x)
M
m
1
2
−1
−2
0
y = e
−x
2
1
2
e
−1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (t)
F (x )
y = f (t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
a name: I
n
(for integral number n). That is,
I
n
=
Z
tan
n
(x) dx.
We already know that
I
0
=
Z
tan
0
(x) dx =
Z
1 dx = x + C and
I
1
=
Z
tan(x) dx = −ln|cos(x)| + C.
Now, when n ≥ 2, we can steal tan
2
(x) away from tan
n
(x), leaving behind
tan
n−2
(x); then we can use our trig identity and split up the integral to get
I
n
=
Z
tan
n
(x) dx =
Z
tan
n−2
(x) tan
2
(x) dx =
Z
tan
n−2
(x)(sec
2
(x) − 1) dx
=
Z
tan
n−2
(x) sec
2
(x) dx −
Z
tan
n−2
(x) dx.
The second integral in this last expression,
R
tan
n−2
(x) dx, is just I
n−2
. As for
the first, if you put t = tan(x) so that dt = sec
2
(x) dx, you’ll see it becomes
R
t
n−2
dt, which is just t
n−1
/(n − 1) + C. Replacing t by tan(x), we have
shown that
I
n
=
1
n − 1
tan
n−1
(x) − I
n−2
.
There’s no need for a constant, since both I
n
and I
n−2
are indefinite integrals.
The above equation is called a reduction formula, since it helps us reduce the
number n to a smaller number n − 2.
Let’s see how to use the formula to find
R
tan
6
(x) dx. This is just I
6
. So,
put n = 6 in the reduction formula to get
I
6
=
1
5
tan
5
(x) − I
4
.
OK, so we need I
4
. Let’s write out the reduction formula again, this time
with n = 4:
I
4
=
1
3
tan
3
(x) − I
2
.
Once again, but with n = 2:
I
2
=
1
1
tan
1
(x) − I
0
= tan(x) − x + C,
where we have used the above formula for I
0
. So we now know I
2
, and we
can work backward to get I
4
:
I
4
=
1
3
tan
3
(x) − I
2
=
1
3
tan
3
(x) − tan(x) + x + C.
420 • Techniques of Integration, Part Two
Finally, we can find our desired integral, which is none other than I
6
:
Z
tan
6
(x) dx = I
6
=
1
5
tan
5
(x) −I
4
=
1
5
tan
5
(x) −
1
3
tan
3
(x) + tan(x) −x + C.
This agrees with our answer from Section 19.2.2. Now try to repeat this for
powers of secant, cosecant, and cotangent—the methods are given above, and
all you have to do is rewrite them as reduction formulas.
The method also works for definite integrals. For example, how would
PSfrag replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shadow
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror (
y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y = (
x − 1)
2
−
1
x
Same height
−
x
Same length,
opposite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y = 2
x
y = 10
x
y = 2
−
x
y = log
2
(
x)
4
3 units
mirror (
x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
= 0 radians
θ
hypotenuse
opposite
adjacent
0 (
≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
II
III
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference angle
reference angle =
π
6
sin +
sin −
cos +
cos −
tan +
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this angle is
5
π
6
clockwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = cos(
x)
−
π
2
π
2
y = tan(
x), −
π
2
< x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y = tan(
x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y = sec(
x)
y = csc(
x)
y = cot(
x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y = tan
−
1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
, x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 < x < 0
.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x + 2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangent at x = a
b
tangent at x = b
c
tangent at x = c
y = x
2
tangent
at x = −
1
u
v
uv
u + ∆
u
v + ∆
v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y = sin(
x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x = 0
a = 0
x > 0
a > 0
x < 0
a < 0
rest position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y = ln(
x)
y = cosh(
x)
y = sinh(
x)
y = tanh(
x)
y = sech(
x)
y = csch(
x)
y = coth(
x)
1
−
1
y = f(
x)
original function
inverse function
slope = 0 at (
x, y)
slope is infinite at (
y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = sin(
x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y = sin
−
1
(x)
y = cos(
x)
π
π
2
y = cos
−
1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y = tan(
x)
y = tan(
x)
1
y = tan
−
1
(x)
y = sec(
x)
y = sec
−
1
(x)
y = csc
−
1
(x)
y = cot
−
1
(x)
1
y = cosh
−
1
(x)
y = sinh
−
1
(x)
y = tanh
−
1
(x)
y = sech
−
1
(x)
y = csch
−
1
(x)
y = coth
−
1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y = 1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Local maximum
Local minimum
Horizontal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln(
x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing fence
new fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallow
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a + ∆
x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
df
∆
x
a
b
y = f(
x)
true zero
starting approximation
better approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y = 1
a
b
y = sin(
x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
= 2
width of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−5
y = |−x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (x)
y = g(x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(x)
y = g(x)
M
m
1
2
−1
−2
0
y = e
−x
2
1
2
e
−1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (t)
F (x )
y = f (t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
you find the definite integral
R
π/2
0
cos
8
(x) dx? You could use the double-angle
formulas, as described in Section 19.2.1 above, but that would be a pain in
the ass. (Try it if you don’t believe me!) Instead, let’s set
I
n
=
Z
π/2
0
cos
n
(x) dx
and make a mental note that we eventually want to find I
8
. The trick now is
to pull out one factor of cos(x), like this:
I
n
=
Z
π/2
0
cos
n
(x) dx =
Z
π/2
0
cos
n−1
(x) cos(x) dx.
Now integrate by parts with u = cos
n−1
(x) and dv = cos(x) dx. This means,
of course, that v = sin(x). (See Section 18.2 in the previous chapter for more
about integration by parts.) I leave it to you to show that we get
PSfrag replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shadow
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror (
y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y = (
x − 1)
2
−
1
x
Same height
−
x
Same length,
opposite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y = 2
x
y = 10
x
y = 2
−
x
y = log
2
(
x)
4
3 units
mirror (
x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
= 0 radians
θ
hypotenuse
opposite
adjacent
0 (
≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
II
III
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference angle
reference angle =
π
6
sin +
sin −
cos +
cos −
tan +
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this angle is
5
π
6
clockwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = cos(
x)
−
π
2
π
2
y = tan(
x), −
π
2
< x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y = tan(
x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y = sec(
x)
y = csc(
x)
y = cot(
x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y = tan
−
1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
, x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 < x < 0
.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x + 2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangent at x = a
b
tangent at x = b
c
tangent at x = c
y = x
2
tangent
at x = −
1
u
v
uv
u + ∆
u
v + ∆
v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y = sin(
x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x = 0
a = 0
x > 0
a > 0
x < 0
a < 0
rest position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y = ln(
x)
y = cosh(
x)
y = sinh(
x)
y = tanh(
x)
y = sech(
x)
y = csch(
x)
y = coth(
x)
1
−
1
y = f(
x)
original function
inverse function
slope = 0 at (
x, y)
slope is infinite at (
y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = sin(
x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y = sin
−
1
(x)
y = cos(
x)
π
π
2
y = cos
−
1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y = tan(
x)
y = tan(
x)
1
y = tan
−
1
(x)
y = sec(
x)
y = sec
−
1
(x)
y = csc
−
1
(x)
y = cot
−
1
(x)
1
y = cosh
−
1
(x)
y = sinh
−
1
(x)
y = tanh
−
1
(x)
y = sech
−
1
(x)
y = csch
−
1
(x)
y = coth
−
1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y = 1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Local maximum
Local minimum
Horizontal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln(
x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing fence
new fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallow
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a + ∆
x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
df
∆
x
a
b
y = f(
x)
true zero
starting approximation
better approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y = 1
a
b
y = sin(
x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2n
n
= 2
width of each interval =
2
n
−2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −x
2
− 2x + 3
3
−5
y = |−x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (x)
y = g(x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(x)
y = g(x)
M
m
1
2
−1
−2
0
y = e
−x
2
1
2
e
−1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (t)
F (x )
y = f (t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
I
n
= cos
n−1
(x) sin(x)
π/2
0
+
Z
π/2
0
(n − 1) cos
n−2
(x) sin
2
(x) dx.
If n ≥ 2, then the first expression on the right-hand side is 0, since we have
cos(π/2) = 0 and sin(0) = 0. On the other hand, we can replace sin
2
(x) by
1 − cos
2
(x) in the integral to see that
I
n
=
Z
π/2
0
(n − 1) cos
n−2
(x)(1 − cos
2
(x)) dx
= (n − 1)
Z
π/2
0
cos
n−2
(x) dx − (n − 1)
Z
π/2
0
cos
n
(x) dx.
Now what? Well, notice that the last two integrals are just I
n−2
and I
n
,
respectively. So
I
n
= (n − 1)I
n−2
− (n − 1)I
n
.
Solving for I
n
by adding (n −1)I
n
to both sides and dividing by n, we arrive
at the following reduction formula:
I
n
=
n − 1
n
I
n−2
.
That should make life a lot easier! In particular, we are looking for I
8
, so by
using the above formula over and over again, with n = 8, then n = 6, then
n = 4, and finally n = 2, we get
I
8
=
7
8
I
6
=
7
8
·
5
6
I
4
=
7
8
·
5
6
·
3
4
I
2
=
7
8
·
5
6
·
3
4
·
1
2
I
0
.
Section 19.3: Integrals Involving Trig Substitutions • 421
Now we need to find I
0
. Since cos
0
(x) is just 1, we have I
0
=
R
π/2
0
1 dx = π/2.
Simplifying the above fraction, we have shown that
Z
π/2
0
cos
8
(x) dx =
7 · 5 · 3 · 1
8 · 6 · 4 · 2
×
π
2
=
35π
256
.
As a bonus, we can easily find
R
π/2
0
cos
n
(x) dx for any other positive integer
n. (You’ll need to note that I
1
=
R
π/2
0
cos(x) dx = 1 in order to get the odd
powers.)
By the way, reduction formulas don’t have to involve trig functions. For
example, if
PSfrag
replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shado
w
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror
(y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y =
(x − 1)
2
−
1
x
Same
height
−
x
Same
length,
opp
osite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y =
2
x
y =
10
x
y =
2
−x
y =
log
2
(x)
4
3
units
mirror
(x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
=
0 radians
θ
hypotenuse
opp
osite
adjacen
t
0
(≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
I
I
I
II
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference
angle
reference
angle =
π
6
sin
+
sin −
cos
+
cos −
tan
+
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this
angle is
5π
6
clo
ckwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
y =
cos(x)
−
π
2
π
2
y =
tan(x), −
π
2
<
x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y =
tan(x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y =
sec(x)
y =
csc(x)
y =
cot(x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y =
tan
−1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
,
x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 <
x < 0.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x +
2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangen
t at x = a
b
tangen
t at x = b
c
tangen
t at x = c
y = x
2
tangen
t
at x = −
1
u
v
uv
u +
∆u
v +
∆v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y =
sin(x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x =
0
a =
0
x
> 0
a
> 0
x
< 0
a
< 0
rest
position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y =
ln(x)
y =
cosh(x)
y =
sinh(x)
y =
tanh(x)
y =
sech(x)
y =
csch(x)
y =
coth(x)
1
−
1
y = f(
x)
original
function
in
verse function
slop
e = 0 at (x, y)
slop
e is infinite at (y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
y =
sin(x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y =
sin
−1
(x)
y =
cos(x)
π
π
2
y =
cos
−1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y =
tan(x)
y =
tan(x)
1
y =
tan
−1
(x)
y =
sec(x)
y =
sec
−1
(x)
y =
csc
−1
(x)
y =
cot
−1
(x)
1
y =
cosh
−1
(x)
y =
sinh
−1
(x)
y =
tanh
−1
(x)
y =
sech
−1
(x)
y =
csch
−1
(x)
y =
coth
−1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y =
1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Lo
cal maximum
Lo
cal minimum
Horizon
tal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2
+
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln
(x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2
+
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing
fence
new
fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallo
w
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a +
∆x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
d
f
∆
x
a
b
y = f(
x)
true
zero
starting
approximation
b
etter approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y =
1
a
b
y =
sin(x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
=
2
width
of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
I
I
I
II
IV
4
y
dx
y = −x
2
− 2x + 3
3
−5
y = |−x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (x)
y = g(x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(x)
y = g(x)
M
m
1
2
−1
−2
0
y = e
−x
2
1
2
e
−1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (t)
F (x )
y = f (t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
I
n
=
Z
x
n
e
x
dx,
then you can integrate by parts with u = x
n
and dv = e
x
dx (so v = e
x
) to
get
I
n
= x
n
e
x
−
Z
nx
n−1
e
x
dx.
This gives the reduction formula I
n
= x
n
e
x
− nI
n−1
. Incidentally, unlike the
situation with all the trig function examples, this time I
n
is expressed in terms
of I
n−1
, not I
n−2
. So you only need to know I
0
at the end of the chain, which
isn’t hard to find: I
0
=
R
e
x
dx = e
x
+ C.
19.3 Integrals Involving Trig Substitutions
Now let’s look at how to do integrals involving an odd power of the square
root of a quadratic. Here are some examples of the type of integral we’re
considering:
Z
dx
x
3
√
x
2
− 4
or
Z
x
2
(9 − x
2
)
3/2
dx or
Z
(x
2
+ 15)
−5/2
dx.
The basic idea is that there are three types, corresponding to whether you
have to worry about a
2
−x
2
, x
2
+ a
2
, or x
2
−a
2
. Here a is just some number.
For example, the first integral above involves x
2
− a
2
with a = 2, the second
involves a
2
−x
2
with a = 3, and the third involves x
2
+a
2
with a =
√
15. Each
of these three types requires a different substitution. Most of the time, after
substituting, you end up with an integral involving powers of trig functions,
which is where the previous section comes in. Let’s look at the three types of
integrals one at a time; then we’ll summarize the whole situation at the end.
19.3.1 Type 1:
√
a
2
− x
2
If you have an integral involving an odd power of
√
a
2
− x
2
, the correct sub-
stitution to use is x = a sin(θ). (You could use x = a cos(θ) if you prefer, but
there would be no advantage to it, so stick with sine.) The reason that this
substitution is effective is that
a
2
− x
2
= a
2
− a
2
sin
2
(θ) = a
2
1 − sin
2
(θ)
= a
2
cos
2
(θ),
422 • Techniques of Integration, Part Two
and now you can easily take a square root. Remember that if you are changing
variables from x to θ, you have to go from x-land to θ-land. That is, everything
about the integral has to be in terms of θ, not x. In particular, we’ll need
to replace dx by something in θ and dθ. No problem—just differentiate the
equation x = a sin(θ) to get dx = a cos(θ) dθ. (This sort of substitution, where
the equation is solved for x instead of the substituting variable, was discussed
at the ends of Sections 18.1.2 and 18.1.3 of the previous chapter.) Anyway,
now we can hopefully do the integral in θ-land, but in the end we have to
change the answer back to x-land. To do this, it will be useful to draw the
following right-angled triangle with one angle equal to θ:
PSfrag replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shadow
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror (
y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y = (
x − 1)
2
−
1
x
Same height
−
x
Same length,
opposite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y = 2
x
y = 10
x
y = 2
−
x
y = log
2
(
x)
4
3 units
mirror (
x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
= 0 radians
θ
hypotenuse
opposite
adjacent
0 (
≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
II
III
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference angle
reference angle =
π
6
sin +
sin −
cos +
cos −
tan +
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this angle is
5
π
6
clockwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = cos(
x)
−
π
2
π
2
y = tan(
x), −
π
2
< x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y = tan(
x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y = sec(
x)
y = csc(
x)
y = cot(
x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y = tan
−
1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
, x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 < x < 0
.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x + 2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangent at x = a
b
tangent at x = b
c
tangent at x = c
y = x
2
tangent
at x = −
1
u
v
uv
u + ∆
u
v + ∆
v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y = sin(
x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x = 0
a = 0
x > 0
a > 0
x < 0
a < 0
rest position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y = ln(
x)
y = cosh(
x)
y = sinh(
x)
y = tanh(
x)
y = sech(
x)
y = csch(
x)
y = coth(
x)
1
−
1
y = f(
x)
original function
inverse function
slope = 0 at (
x, y)
slope is infinite at (
y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = sin(
x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y = sin
−
1
(x)
y = cos(
x)
π
π
2
y = cos
−
1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y = tan(
x)
y = tan(
x)
1
y = tan
−
1
(x)
y = sec(
x)
y = sec
−
1
(x)
y = csc
−
1
(x)
y = cot
−
1
(x)
1
y = cosh
−
1
(x)
y = sinh
−
1
(x)
y = tanh
−
1
(x)
y = sech
−
1
(x)
y = csch
−
1
(x)
y = coth
−
1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y = 1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Local maximum
Local minimum
Horizontal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln(
x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing fence
new fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallow
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a + ∆
x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
df
∆
x
a
b
y = f(
x)
true zero
starting approximation
better approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y = 1
a
b
y = sin(
x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
= 2
width of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −x
2
− 2x + 3
3
−5
y = |−x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (x)
y = g(x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(x)
y = g(x)
M
m
1
2
−1
−2
0
y = e
−x
2
1
2
e
−1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f(t)
F (x )
y = f(t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
θ
Now we know sin(θ) = x/a, so we can fill in two of the sides as shown:
PSfrag replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shadow
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror (
y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y = (
x − 1)
2
−
1
x
Same height
−
x
Same length,
opposite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y = 2
x
y = 10
x
y = 2
−
x
y = log
2
(
x)
4
3 units
mirror (
x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
= 0 radians
θ
hypotenuse
opposite
adjacent
0 (
≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
II
III
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference angle
reference angle =
π
6
sin +
sin −
cos +
cos −
tan +
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this angle is
5
π
6
clockwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = cos(
x)
−
π
2
π
2
y = tan(
x), −
π
2
< x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y = tan(
x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y = sec(
x)
y = csc(
x)
y = cot(
x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y = tan
−
1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
, x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 < x < 0
.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x + 2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangent at x = a
b
tangent at x = b
c
tangent at x = c
y = x
2
tangent
at x = −
1
u
v
uv
u + ∆
u
v + ∆
v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y = sin(
x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x = 0
a = 0
x > 0
a > 0
x < 0
a < 0
rest position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y = ln(
x)
y = cosh(
x)
y = sinh(
x)
y = tanh(
x)
y = sech(
x)
y = csch(
x)
y = coth(
x)
1
−
1
y = f(
x)
original function
inverse function
slope = 0 at (
x, y)
slope is infinite at (
y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = sin(
x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y = sin
−
1
(x)
y = cos(
x)
π
π
2
y = cos
−
1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y = tan(
x)
y = tan(
x)
1
y = tan
−
1
(x)
y = sec(
x)
y = sec
−
1
(x)
y = csc
−
1
(x)
y = cot
−
1
(x)
1
y = cosh
−
1
(x)
y = sinh
−
1
(x)
y = tanh
−
1
(x)
y = sech
−
1
(x)
y = csch
−
1
(x)
y = coth
−
1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y = 1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Local maximum
Local minimum
Horizontal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln(
x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing fence
new fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallow
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a + ∆
x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
df
∆
x
a
b
y = f(
x)
true zero
starting approximation
better approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y = 1
a
b
y = sin(
x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
= 2
width of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −x
2
− 2x + 3
3
−5
y = |−x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (x)
y = g(x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(x)
y = g(x)
M
m
1
2
−1
−2
0
y = e
−x
2
1
2
e
−1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f(t)
F (x )
y = f(t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
θ
a
x
Finally, we can use Pythagoras’ Theorem to see that the third side is
√
a
2
− x
2
,
so we complete the triangle as follows:
PSfrag replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shadow
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror (
y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y = (
x − 1)
2
−
1
x
Same height
−
x
Same length,
opposite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y = 2
x
y = 10
x
y = 2
−
x
y = log
2
(
x)
4
3 units
mirror (
x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
= 0 radians
θ
hypotenuse
opposite
adjacent
0 (
≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
II
III
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference angle
reference angle =
π
6
sin +
sin −
cos +
cos −
tan +
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this angle is
5
π
6
clockwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = cos(
x)
−
π
2
π
2
y = tan(
x), −
π
2
< x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y = tan(
x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y = sec(
x)
y = csc(
x)
y = cot(
x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y = tan
−
1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
, x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 < x < 0
.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x + 2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangent at x = a
b
tangent at x = b
c
tangent at x = c
y = x
2
tangent
at x = −
1
u
v
uv
u + ∆
u
v + ∆
v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y = sin(
x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x = 0
a = 0
x > 0
a > 0
x < 0
a < 0
rest position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y = ln(
x)
y = cosh(
x)
y = sinh(
x)
y = tanh(
x)
y = sech(
x)
y = csch(
x)
y = coth(
x)
1
−
1
y = f(
x)
original function
inverse function
slope = 0 at (
x, y)
slope is infinite at (
y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = sin(
x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y = sin
−
1
(x)
y = cos(
x)
π
π
2
y = cos
−
1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y = tan(
x)
y = tan(
x)
1
y = tan
−
1
(x)
y = sec(
x)
y = sec
−
1
(x)
y = csc
−
1
(x)
y = cot
−
1
(x)
1
y = cosh
−
1
(x)
y = sinh
−
1
(x)
y = tanh
−
1
(x)
y = sech
−
1
(x)
y = csch
−
1
(x)
y = coth
−
1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y = 1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Local maximum
Local minimum
Horizontal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln(
x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing fence
new fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallow
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a + ∆
x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
df
∆
x
a
b
y = f(
x)
true zero
starting approximation
better approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y = 1
a
b
y = sin(
x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
= 2
width of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −x
2
− 2x + 3
3
−5
y = |−x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (x)
y = g(x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(x)
y = g(x)
M
m
1
2
−1
−2
0
y = e
−x
2
1
2
e
−1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f(t)
F (x )
y = f(t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
Now we can easily read off from this triangle the values of cos(θ), tan(θ), or
any other trig function of θ, and get back to x-land without too much trouble.
Let’s see how it works in practice. We’ll use an example from above:
PSfrag replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shadow
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror (
y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y = (
x − 1)
2
−
1
x
Same height
−
x
Same length,
opposite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y = 2
x
y = 10
x
y = 2
−
x
y = log
2
(
x)
4
3 units
mirror (
x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
= 0 radians
θ
hypotenuse
opposite
adjacent
0 (
≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
II
III
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference angle
reference angle =
π
6
sin +
sin −
cos +
cos −
tan +
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this angle is
5
π
6
clockwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = cos(
x)
−
π
2
π
2
y = tan(
x), −
π
2
< x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y = tan(
x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y = sec(
x)
y = csc(
x)
y = cot(
x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y = tan
−
1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
, x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 < x < 0
.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x + 2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangent at x = a
b
tangent at x = b
c
tangent at x = c
y = x
2
tangent
at x = −
1
u
v
uv
u + ∆
u
v + ∆
v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y = sin(
x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x = 0
a = 0
x > 0
a > 0
x < 0
a < 0
rest position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y = ln(
x)
y = cosh(
x)
y = sinh(
x)
y = tanh(
x)
y = sech(
x)
y = csch(
x)
y = coth(
x)
1
−
1
y = f(
x)
original function
inverse function
slope = 0 at (
x, y)
slope is infinite at (
y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = sin(
x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y = sin
−
1
(x)
y = cos(
x)
π
π
2
y = cos
−
1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y = tan(
x)
y = tan(
x)
1
y = tan
−
1
(x)
y = sec(
x)
y = sec
−
1
(x)
y = csc
−
1
(x)
y = cot
−
1
(x)
1
y = cosh
−
1
(x)
y = sinh
−
1
(x)
y = tanh
−
1
(x)
y = sech
−
1
(x)
y = csch
−
1
(x)
y = coth
−
1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y = 1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Local maximum
Local minimum
Horizontal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln(
x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing fence
new fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallow
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a + ∆
x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
df
∆
x
a
b
y = f(
x)
true zero
starting approximation
better approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y = 1
a
b
y = sin(
x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(n−1)
n
2n
n
= 2
width of each interval =
2
n
−2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −x
2
− 2x + 3
3
−5
y = |−x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (x)
y = g(x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(x)
y = g(x)
M
m
1
2
−1
−2
0
y = e
−x
2
1
2
e
−1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (t)
F (x )
y = f (t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
Z
x
2
(9 − x
2
)
3/2
dx.
We make the substitution x = 3 sin(θ), so dx = 3 cos(θ) dθ. Also, we see that
9 − x
2
= 9 − 9 sin
2
(θ) = 9 cos
2
(θ). So the integral becomes
Z
(3 sin(θ))
2
(9 cos
2
(θ))
3/2
· 3 cos(θ) dθ =
3
2
× 3
9
3/2
Z
sin
2
(θ)
cos
3
(θ)
cos(θ) dθ =
Z
tan
2
(θ) dθ,
Section 19.3.2: Type 2:
p
x
2
+ a
2
• 423
since 9
3/2
= 27. Now we use the techniques from Section 19.2.2 above to see
that
Z
tan
2
(θ) dθ =
Z
sec
2
(θ) − 1
dθ = tan(θ) − θ + C.
We just have to get back to x-land. Since sin(θ) = x/3, the relevant triangle
looks like this:
PSfrag replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shadow
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror (
y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y = (
x − 1)
2
−
1
x
Same height
−
x
Same length,
opposite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y = 2
x
y = 10
x
y = 2
−
x
y = log
2
(
x)
4
3 units
mirror (
x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
= 0 radians
θ
hypotenuse
opposite
adjacent
0 (
≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
II
III
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference angle
reference angle =
π
6
sin +
sin −
cos +
cos −
tan +
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this angle is
5
π
6
clockwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = cos(
x)
−
π
2
π
2
y = tan(
x), −
π
2
< x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y = tan(
x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y = sec(
x)
y = csc(
x)
y = cot(
x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y = tan
−
1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
, x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 < x < 0
.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x + 2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangent at x = a
b
tangent at x = b
c
tangent at x = c
y = x
2
tangent
at x = −
1
u
v
uv
u + ∆
u
v + ∆
v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y = sin(
x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x = 0
a = 0
x > 0
a > 0
x < 0
a < 0
rest position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y = ln(
x)
y = cosh(
x)
y = sinh(
x)
y = tanh(
x)
y = sech(
x)
y = csch(
x)
y = coth(
x)
1
−
1
y = f(
x)
original function
inverse function
slope = 0 at (
x, y)
slope is infinite at (
y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = sin(
x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y = sin
−
1
(x)
y = cos(
x)
π
π
2
y = cos
−
1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y = tan(
x)
y = tan(
x)
1
y = tan
−
1
(x)
y = sec(
x)
y = sec
−
1
(x)
y = csc
−
1
(x)
y = cot
−
1
(x)
1
y = cosh
−
1
(x)
y = sinh
−
1
(x)
y = tanh
−
1
(x)
y = sech
−
1
(x)
y = csch
−
1
(x)
y = coth
−
1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y = 1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Local maximum
Local minimum
Horizontal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln(
x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing fence
new fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallow
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a + ∆
x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
df
∆
x
a
b
y = f(
x)
true zero
starting approximation
better approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y = 1
a
b
y = sin(
x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
= 2
width of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−
5
y = |−
x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (
x)
y = g(
x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(x)
y = g(x)
M
m
1
2
−1
−2
0
y = e
−x
2
1
2
e
−1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f(t)
F (x )
y = f(t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
3
x
p
9 − x
2
We can read off from the triangle that tan(θ) = x/
√
9 − x
2
. Also, since
sin(θ) = x/3, we have θ = sin
−1
(x/3). Substituting into the answer above,
we see that
Z
x
2
(9 − x
2
)
3/2
dx =
x
√
9 − x
2
− sin
−1
x
3
+ C.
If you didn’t use the triangle, you might be tempted to write tan(θ) as the
messy expression
tan
sin
−1
x
3
,
but I hope you agree that our actual answer above is preferable.
Before we go on to Type 2, do you see that we’ve been a little careless
PSfrag replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shadow
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror (
y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y = (
x − 1)
2
−
1
x
Same height
−
x
Same length,
opposite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y = 2
x
y = 10
x
y = 2
−
x
y = log
2
(
x)
4
3 units
mirror (
x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
= 0 radians
θ
hypotenuse
opposite
adjacent
0 (
≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
II
III
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference angle
reference angle =
π
6
sin +
sin −
cos +
cos −
tan +
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this angle is
5
π
6
clockwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = cos(
x)
−
π
2
π
2
y = tan(
x), −
π
2
< x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y = tan(
x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y = sec(
x)
y = csc(
x)
y = cot(
x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y = tan
−
1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
, x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 < x < 0
.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x + 2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangent at x = a
b
tangent at x = b
c
tangent at x = c
y = x
2
tangent
at x = −
1
u
v
uv
u + ∆
u
v + ∆
v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y = sin(
x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x = 0
a = 0
x > 0
a > 0
x < 0
a < 0
rest position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y = ln(
x)
y = cosh(
x)
y = sinh(
x)
y = tanh(
x)
y = sech(
x)
y = csch(
x)
y = coth(
x)
1
−
1
y = f(
x)
original function
inverse function
slope = 0 at (
x, y)
slope is infinite at (
y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = sin(
x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y = sin
−
1
(x)
y = cos(
x)
π
π
2
y = cos
−
1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y = tan(
x)
y = tan(
x)
1
y = tan
−
1
(x)
y = sec(
x)
y = sec
−
1
(x)
y = csc
−
1
(x)
y = cot
−
1
(x)
1
y = cosh
−
1
(x)
y = sinh
−
1
(x)
y = tanh
−
1
(x)
y = sech
−
1
(x)
y = csch
−
1
(x)
y = coth
−
1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y = 1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Local maximum
Local minimum
Horizontal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln(
x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing fence
new fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallow
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a + ∆
x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
df
∆
x
a
b
y = f(
x)
true zero
starting approximation
better approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y = 1
a
b
y = sin(
x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
= 2
width of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−
5
y = |−
x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (x)
y = g(x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(x)
y = g(x)
M
m
1
2
−1
−2
0
y = e
−x
2
1
2
e
−1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (t)
F (x )
y = f (t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
3
x
p
9 − x
2
here? We had to work out (9 cos
2
(θ))
3/2
and just claimed that it is 27 cos
3
(θ).
Certainly 9
3/2
= 27, but is it always true that (cos
2
(θ))
3/2
= cos
3
(θ)? Actu-
ally, this is only true if cos(θ) ≥ 0. The problem is that raising a quantity to
the power 3/2 actually involves taking a positive square root. Indeed, for any
positive number A, we have A
3/2
= (A
1/2
)
3
= (
√
A)
3
. So we should really
have written
(cos
2
(θ))
3/2
= (
p
cos
2
(θ))
3
= |cos
3
(θ)|.
Luckily, the absolute value signs turn out to be unnecessary for Type 1 and
also for Type 2 below (but not for Type 3), so we were right all along. This
point will be discussed in gory detail in Section 19.3.6 below.
19.3.2 Type 2:
√
x
2
+ a
2
If an integral involves an odd power of
√
x
2
+ a
2
, the correct substitution is
x = a tan(θ). This works because
x
2
+ a
2
= a
2
tan
2
(θ) + a
2
= a
2
(tan
2
(θ) + 1) = a
2
sec
2
(θ).
Also, we’ll need to know that dx = a sec
2
(θ) dθ. Since tan(θ) = x/a, the
triangle now looks like this:
PSfrag replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shadow
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror (
y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y = (
x − 1)
2
−
1
x
Same height
−
x
Same length,
opposite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y = 2
x
y = 10
x
y = 2
−
x
y = log
2
(
x)
4
3 units
mirror (
x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
= 0 radians
θ
hypotenuse
opposite
adjacent
0 (
≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
II
III
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference angle
reference angle =
π
6
sin +
sin −
cos +
cos −
tan +
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this angle is
5
π
6
clockwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = cos(
x)
−
π
2
π
2
y = tan(
x), −
π
2
< x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y = tan(
x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y = sec(
x)
y = csc(
x)
y = cot(
x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y = tan
−
1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
, x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 < x < 0
.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x + 2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangent at x = a
b
tangent at x = b
c
tangent at x = c
y = x
2
tangent
at x = −
1
u
v
uv
u + ∆
u
v + ∆
v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y = sin(
x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x = 0
a = 0
x > 0
a > 0
x < 0
a < 0
rest position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y = ln(
x)
y = cosh(
x)
y = sinh(
x)
y = tanh(
x)
y = sech(
x)
y = csch(
x)
y = coth(
x)
1
−
1
y = f(
x)
original function
inverse function
slope = 0 at (
x, y)
slope is infinite at (
y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = sin(
x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y = sin
−
1
(x)
y = cos(
x)
π
π
2
y = cos
−
1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y = tan(
x)
y = tan(
x)
1
y = tan
−
1
(x)
y = sec(
x)
y = sec
−
1
(x)
y = csc
−
1
(x)
y = cot
−
1
(x)
1
y = cosh
−
1
(x)
y = sinh
−
1
(x)
y = tanh
−
1
(x)
y = sech
−
1
(x)
y = csch
−
1
(x)
y = coth
−
1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y = 1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Local maximum
Local minimum
Horizontal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln(
x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing fence
new fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallow
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a + ∆
x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
df
∆
x
a
b
y = f(
x)
true zero
starting approximation
better approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y = 1
a
b
y = sin(
x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
= 2
width of each interval =
2
n
−2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −x
2
− 2x + 3
3
−5
y = |−x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (x)
y = g(x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(x)
y = g(x)
M
m
1
2
−1
−2
0
y = e
−x
2
1
2
e
−1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f(t)
F (x )
y = f(t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
3
x
p
9 − x
2
p
x
2
+ a
2
x
a
424 • Techniques of Integration, Part Two
And now we’re ready for an example:
PSfrag
replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shado
w
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror
(y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y =
(x − 1)
2
−
1
x
Same
height
−
x
Same
length,
opp
osite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y =
2
x
y =
10
x
y =
2
−x
y =
log
2
(x)
4
3
units
mirror
(x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
=
0 radians
θ
hypotenuse
opp
osite
adjacen
t
0
(≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
I
I
I
II
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference
angle
reference
angle =
π
6
sin
+
sin −
cos
+
cos −
tan
+
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this
angle is
5π
6
clo
ckwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
y =
cos(x)
−
π
2
π
2
y =
tan(x), −
π
2
<
x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y =
tan(x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y =
sec(x)
y =
csc(x)
y =
cot(x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y =
tan
−1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
,
x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 <
x < 0.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x +
2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangen
t at x = a
b
tangen
t at x = b
c
tangen
t at x = c
y = x
2
tangen
t
at x = −
1
u
v
uv
u +
∆u
v +
∆v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y =
sin(x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x =
0
a =
0
x
> 0
a
> 0
x
< 0
a
< 0
rest
position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y =
ln(x)
y =
cosh(x)
y =
sinh(x)
y =
tanh(x)
y =
sech(x)
y =
csch(x)
y =
coth(x)
1
−
1
y = f(
x)
original
function
in
verse function
slop
e = 0 at (x, y)
slop
e is infinite at (y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
y =
sin(x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y =
sin
−1
(x)
y =
cos(x)
π
π
2
y =
cos
−1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y =
tan(x)
y =
tan(x)
1
y =
tan
−1
(x)
y =
sec(x)
y =
sec
−1
(x)
y =
csc
−1
(x)
y =
cot
−1
(x)
1
y =
cosh
−1
(x)
y =
sinh
−1
(x)
y =
tanh
−1
(x)
y =
sech
−1
(x)
y =
csch
−1
(x)
y =
coth
−1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y =
1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Lo
cal maximum
Lo
cal minimum
Horizon
tal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2
+
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln
(x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2
+
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing
fence
new
fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallo
w
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a +
∆x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
d
f
∆
x
a
b
y = f(
x)
true
zero
starting
approximation
b
etter approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y =
1
a
b
y =
sin(x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
=
2
width
of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
I
I
I
II
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−
5
y = |−
x
2
− 2x + 3|
I
I
I
I
Ia
5
3
0
1
2
a
b
y = f (
x)
y = g(
x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(
x)
y = g(
x)
M
m
1
2
−1
−2
0
y = e
−x
2
1
2
e
−1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (t)
F (x )
y = f (t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
3
x
p
9 − x
2
p
x
2
+ a
2
x
a
Z
(x
2
+ 15)
−5/2
dx.
Here the substitution is x =
√
15 tan(θ). We have dx =
√
15 sec
2
(θ) dθ, and
we also note that x
2
+15 = 15 tan
2
(θ)+15 = 15 sec
2
(θ). The integral becomes
Z
15 sec
2
(θ)
−5/2
√
15 sec
2
(θ) dθ =
15
1/2
15
5/2
Z
(sec(θ))
−5
sec
2
(θ) dθ
= (15)
−2
Z
cos
3
(θ) dθ.
(Once again, we have done something dubious: we replaced (15 sec
2
(θ))
−5/2
by 15
−5/2
sec
−5
(θ), completely neglecting to use absolute value signs. If you
like, check out Section 19.3.6 below to see why this is OK.) We still need to
find 15
−2
R
cos
3
(θ) dθ. Let’s use the techniques from Section 19.2.1 above. We
notice that the integrand is an odd power of cos(θ), so we grab it, pull out
one power of cos(θ), and then substitute for sin(θ):
(15)
−2
Z
cos
3
(θ) dθ = (15)
−2
Z
1 − sin
2
(θ)
cos(θ) dθ
= (15)
−2
sin(θ) −
sin
3
(θ)
3
+ C.
(I omitted the details of the substitution here—make sure you can fill them in.)
Now, back to x-land. Since tan(θ) = x/
√
15, the following triangle applies:
PSfrag
replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shado
w
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror
(y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y =
(x − 1)
2
−
1
x
Same
height
−
x
Same
length,
opp
osite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y =
2
x
y =
10
x
y =
2
−x
y =
log
2
(x)
4
3
units
mirror
(x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
=
0 radians
θ
hypotenuse
opp
osite
adjacen
t
0
(≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
I
I
I
II
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference
angle
reference
angle =
π
6
sin
+
sin −
cos
+
cos −
tan
+
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this
angle is
5π
6
clo
ckwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
y =
cos(x)
−
π
2
π
2
y =
tan(x), −
π
2
<
x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y =
tan(x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y =
sec(x)
y =
csc(x)
y =
cot(x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y =
tan
−1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
,
x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 <
x < 0.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x +
2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangen
t at x = a
b
tangen
t at x = b
c
tangen
t at x = c
y = x
2
tangen
t
at x = −
1
u
v
uv
u +
∆u
v +
∆v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y =
sin(x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x =
0
a =
0
x
> 0
a
> 0
x
< 0
a
< 0
rest
position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y =
ln(x)
y =
cosh(x)
y =
sinh(x)
y =
tanh(x)
y =
sech(x)
y =
csch(x)
y =
coth(x)
1
−
1
y = f(
x)
original
function
in
verse function
slop
e = 0 at (x, y)
slop
e is infinite at (y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
y =
sin(x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y =
sin
−1
(x)
y =
cos(x)
π
π
2
y =
cos
−1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y =
tan(x)
y =
tan(x)
1
y =
tan
−1
(x)
y =
sec(x)
y =
sec
−1
(x)
y =
csc
−1
(x)
y =
cot
−1
(x)
1
y =
cosh
−1
(x)
y =
sinh
−1
(x)
y =
tanh
−1
(x)
y =
sech
−1
(x)
y =
csch
−1
(x)
y =
coth
−1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y =
1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Lo
cal maximum
Lo
cal minimum
Horizon
tal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2
+
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln
(x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2
+
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing
fence
new
fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallo
w
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a +
∆x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
d
f
∆
x
a
b
y = f(
x)
true
zero
starting
approximation
b
etter approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y =
1
a
b
y =
sin(x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
=
2
width
of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
I
I
I
II
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−
5
y = |−
x
2
− 2x + 3|
I
I
I
I
Ia
5
3
0
1
2
a
b
y = f (x)
y = g(x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(x)
y = g(x)
M
m
1
2
−1
−2
0
y = e
−x
2
1
2
e
−1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f(t)
F (x )
y = f(t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
3
x
p
9 − x
2
p
x
2
+ a
2
x
a
p
x
2
+ 15
x
√
15
From this triangle, you can simply read off the fact that sin(θ) = x/
√
x
2
+ 15,
which means that
Z
(x
2
+ 15)
−5/2
dx = (15)
−2
sin(θ) −
sin
3
(θ)
3
+ C
=
1
225
x
√
x
2
+ 15
−
x
3
3(x
2
+ 15)
3/2
+ C.
(Can you see why sin
3
(θ) = x
3
/(x
2
+ 15)
3/2
? Just rewrite sin(θ) in terms of
x as x/(x
2
+ 15)
1/2
.)
19.3.3 Type 3:
√
x
2
− a
2
Finally, how about integrals involving an odd power of
√
x
2
− a
2
? Now the
correct substitution is x = a sec(θ), since
x
2
− a
2
= a
2
sec
2
(θ) − a
2
= a
2
(sec
2
(θ) − 1) = a
2
tan
2
(θ),
Section 19.3.3: Type 3:
p
x
2
− a
2
• 425
and you can easily take square roots. To make the substitution, we’ll also
need the fact that dx = a sec(θ) tan(θ) dθ. Since sec(θ) = x/a, the triangle
looks like this:
PSfrag
replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shado
w
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror
(y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y =
(x − 1)
2
−
1
x
Same
height
−
x
Same
length,
opp
osite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y =
2
x
y =
10
x
y =
2
−x
y =
log
2
(x)
4
3
units
mirror
(x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
=
0 radians
θ
hypotenuse
opp
osite
adjacen
t
0
(≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
I
I
I
II
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference
angle
reference
angle =
π
6
sin
+
sin −
cos
+
cos −
tan
+
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this
angle is
5π
6
clo
ckwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
y =
cos(x)
−
π
2
π
2
y =
tan(x), −
π
2
<
x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y =
tan(x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y =
sec(x)
y =
csc(x)
y =
cot(x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y =
tan
−1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
,
x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 <
x < 0.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x +
2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangen
t at x = a
b
tangen
t at x = b
c
tangen
t at x = c
y = x
2
tangen
t
at x = −
1
u
v
uv
u +
∆u
v +
∆v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y =
sin(x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x =
0
a =
0
x
> 0
a
> 0
x
< 0
a
< 0
rest
position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y =
ln(x)
y =
cosh(x)
y =
sinh(x)
y =
tanh(x)
y =
sech(x)
y =
csch(x)
y =
coth(x)
1
−
1
y = f(
x)
original
function
in
verse function
slop
e = 0 at (x, y)
slop
e is infinite at (y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
y =
sin(x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y =
sin
−1
(x)
y =
cos(x)
π
π
2
y =
cos
−1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y =
tan(x)
y =
tan(x)
1
y =
tan
−1
(x)
y =
sec(x)
y =
sec
−1
(x)
y =
csc
−1
(x)
y =
cot
−1
(x)
1
y =
cosh
−1
(x)
y =
sinh
−1
(x)
y =
tanh
−1
(x)
y =
sech
−1
(x)
y =
csch
−1
(x)
y =
coth
−1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y =
1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Lo
cal maximum
Lo
cal minimum
Horizon
tal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2
+
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln
(x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2
+
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing
fence
new
fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallo
w
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a +
∆x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
d
f
∆
x
a
b
y = f(
x)
true
zero
starting
approximation
b
etter approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y =
1
a
b
y =
sin(x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
=
2
width
of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
I
I
I
II
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−
5
y = |−
x
2
− 2x + 3|
I
I
I
I
Ia
5
3
0
1
2
a
b
y = f (
x)
y = g(
x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(
x)
y = g(
x)
M
m
1
2
−
1
−2
0
y = e
−x
2
1
2
e
−1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f(t)
F (x )
y = f(t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
3
x
p
9 − x
2
p
x
2
+ a
2
x
a
p
x
2
+ 15
x
√
15
x
p
x
2
− a
2
a
For example, to find
PSfrag
replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shado
w
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror
(y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y =
(x − 1)
2
−
1
x
Same
height
−
x
Same
length,
opp
osite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y =
2
x
y =
10
x
y =
2
−x
y =
log
2
(x)
4
3
units
mirror
(x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
=
0 radians
θ
hypotenuse
opp
osite
adjacen
t
0
(≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
I
I
I
II
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference
angle
reference
angle =
π
6
sin
+
sin −
cos
+
cos −
tan
+
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this
angle is
5π
6
clo
ckwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
y =
cos(x)
−
π
2
π
2
y =
tan(x), −
π
2
<
x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y =
tan(x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y =
sec(x)
y =
csc(x)
y =
cot(x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y =
tan
−1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
,
x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 <
x < 0.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x +
2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangen
t at x = a
b
tangen
t at x = b
c
tangen
t at x = c
y = x
2
tangen
t
at x = −
1
u
v
uv
u +
∆u
v +
∆v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y =
sin(x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x =
0
a =
0
x
> 0
a
> 0
x
< 0
a
< 0
rest
position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y =
ln(x)
y =
cosh(x)
y =
sinh(x)
y =
tanh(x)
y =
sech(x)
y =
csch(x)
y =
coth(x)
1
−
1
y = f(
x)
original
function
in
verse function
slop
e = 0 at (x, y)
slop
e is infinite at (y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
y =
sin(x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y =
sin
−1
(x)
y =
cos(x)
π
π
2
y =
cos
−1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y =
tan(x)
y =
tan(x)
1
y =
tan
−1
(x)
y =
sec(x)
y =
sec
−1
(x)
y =
csc
−1
(x)
y =
cot
−1
(x)
1
y =
cosh
−1
(x)
y =
sinh
−1
(x)
y =
tanh
−1
(x)
y =
sech
−1
(x)
y =
csch
−1
(x)
y =
coth
−1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y =
1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Lo
cal maximum
Lo
cal minimum
Horizon
tal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2
+
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln
(x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2
+
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing
fence
new
fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallo
w
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a +
∆x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
d
f
∆
x
a
b
y = f(
x)
true
zero
starting
approximation
b
etter approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y =
1
a
b
y =
sin(x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
=
2
width
of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
I
I
I
II
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−
5
y = |−
x
2
− 2x + 3|
I
I
I
I
Ia
5
3
0
1
2
a
b
y = f (
x)
y = g(
x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(
x)
y = g(
x)
M
m
1
2
−1
−2
0
y = e
−x
2
1
2
e
−1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (t)
F (x )
y = f (t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
3
x
p
9 − x
2
p
x
2
+ a
2
x
a
p
x
2
+ 15
x
√
15
x
p
x
2
− a
2
a
Z
dx
x
3
√
x
2
− 4
,
set x = 2 sec(θ), so dx = 2 sec(θ) tan(θ) dθ and x
2
−4 = 4 tan
2
(θ). The integral
becomes
Z
2 sec(θ) tan(θ)
(2 sec(θ))
3
p
4 tan
2
(θ)
dθ =
Z
2 sec(θ) tan(θ)
8 sec
3
(θ) × 2 tan(θ)
dθ
=
1
8
Z
1
sec
2
(θ)
dθ =
1
8
Z
cos
2
(θ) dθ.
Actually, this time it’s wrong to replace
p
4 tan
2
(θ) by 2 tan(θ); this is only
correct if x > 0 in the original integral, as we’ll see in Section 19.3.6 below. So
let’s make that assumption. Now we need to find
1
8
R
cos
2
(θ) dθ. The power of
cosine is even, so we have to use the double-angle formula from Section 19.2.1
above:
1
8
Z
cos
2
(θ) dθ =
1
8
Z
1
2
(1 + cos(2θ)) dθ =
θ
16
+
sin(2θ)
32
+ C.
OK, we just have to get back to x-land. This is a little tricky, even using the
appropriate triangle:
PSfrag
replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shado
w
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror
(y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y =
(x − 1)
2
−
1
x
Same
height
−
x
Same
length,
opp
osite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y =
2
x
y =
10
x
y =
2
−x
y =
log
2
(x)
4
3
units
mirror
(x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
=
0 radians
θ
hypotenuse
opp
osite
adjacen
t
0
(≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
I
I
I
II
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference
angle
reference
angle =
π
6
sin
+
sin −
cos
+
cos −
tan
+
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this
angle is
5π
6
clo
ckwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
y =
cos(x)
−
π
2
π
2
y =
tan(x), −
π
2
<
x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y =
tan(x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y =
sec(x)
y =
csc(x)
y =
cot(x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y =
tan
−1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
,
x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 <
x < 0.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x +
2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangen
t at x = a
b
tangen
t at x = b
c
tangen
t at x = c
y = x
2
tangen
t
at x = −
1
u
v
uv
u +
∆u
v +
∆v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y =
sin(x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x =
0
a =
0
x
> 0
a
> 0
x
< 0
a
< 0
rest
position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y =
ln(x)
y =
cosh(x)
y =
sinh(x)
y =
tanh(x)
y =
sech(x)
y =
csch(x)
y =
coth(x)
1
−
1
y = f(
x)
original
function
in
verse function
slop
e = 0 at (x, y)
slop
e is infinite at (y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
y =
sin(x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y =
sin
−1
(x)
y =
cos(x)
π
π
2
y =
cos
−1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y =
tan(x)
y =
tan(x)
1
y =
tan
−1
(x)
y =
sec(x)
y =
sec
−1
(x)
y =
csc
−1
(x)
y =
cot
−1
(x)
1
y =
cosh
−1
(x)
y =
sinh
−1
(x)
y =
tanh
−1
(x)
y =
sech
−1
(x)
y =
csch
−1
(x)
y =
coth
−1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y =
1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Lo
cal maximum
Lo
cal minimum
Horizon
tal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2
+
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln
(x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2
+
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing
fence
new
fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallo
w
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a +
∆x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
d
f
∆
x
a
b
y = f(
x)
true
zero
starting
approximation
b
etter approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y =
1
a
b
y =
sin(x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
=
2
width
of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
I
I
I
II
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−
5
y = |−
x
2
− 2x + 3|
I
I
I
I
Ia
5
3
0
1
2
a
b
y = f (
x)
y = g(
x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(x)
y = g(x)
M
m
1
2
−1
−2
0
y = e
−x
2
1
2
e
−1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f(t)
F (x )
y = f(t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
3
x
p
9 − x
2
p
x
2
+ a
2
x
a
p
x
2
+ 15
x
√
15
x
p
x
2
− a
2
a
x
p
x
2
− 4
2
The problem is that we need to know what sin(2θ) is. To do this, we use the
identity
sin(2θ) = 2 sin(θ) cos(θ).
Then we can use the above triangle to see that sin(θ) =
√
x
2
− 4/x and
cos(θ) = 2/x, substitute everything in, and get
Z
dx
x
3
√
x
2
− 4
=
1
16
sec
−1
x
2
+
1
32
· 2 ·
√
x
2
− 4
x
·
2
x
+ C
=
1
16
sec
−1
x
2
+
√
x
2
− 4
8x
2
+ C.