Ολοκλήρωμα του $$$\cos^{2}{\left(8 x \right)}$$$

Βρείτε $$$\int \cos^{2}{\left(8 x \right)}\, dx$$$.

Έστω $$$u=8 x$$$.

Τότε $$$du=\left(8 x\right)^{\prime }dx = 8 dx$$$ (τα βήματα παρουσιάζονται »), και έχουμε ότι $$$dx = \frac{du}{8}$$$.

Το ολοκλήρωμα γίνεται

$${\color{red}{\int{\cos^{2}{\left(8 x \right)} d x}}} = {\color{red}{\int{\frac{\cos^{2}{\left(u \right)}}{8} d u}}}$$

Εφαρμόστε τον κανόνα του σταθερού πολλαπλασίου $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ με $$$c=\frac{1}{8}$$$ και $$$f{\left(u \right)} = \cos^{2}{\left(u \right)}$$$:

$${\color{red}{\int{\frac{\cos^{2}{\left(u \right)}}{8} d u}}} = {\color{red}{\left(\frac{\int{\cos^{2}{\left(u \right)} d u}}{8}\right)}}$$

Εφαρμόστε τον τύπο υποβιβασμού δυνάμεων $$$\cos^{2}{\left(\alpha \right)} = \frac{\cos{\left(2 \alpha \right)}}{2} + \frac{1}{2}$$$ με $$$\alpha= u $$$:

$$\frac{{\color{red}{\int{\cos^{2}{\left(u \right)} d u}}}}{8} = \frac{{\color{red}{\int{\left(\frac{\cos{\left(2 u \right)}}{2} + \frac{1}{2}\right)d u}}}}{8}$$

Εφαρμόστε τον κανόνα του σταθερού πολλαπλασίου $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ με $$$c=\frac{1}{2}$$$ και $$$f{\left(u \right)} = \cos{\left(2 u \right)} + 1$$$:

$$\frac{{\color{red}{\int{\left(\frac{\cos{\left(2 u \right)}}{2} + \frac{1}{2}\right)d u}}}}{8} = \frac{{\color{red}{\left(\frac{\int{\left(\cos{\left(2 u \right)} + 1\right)d u}}{2}\right)}}}{8}$$

Ολοκληρώστε όρο προς όρο:

$$\frac{{\color{red}{\int{\left(\cos{\left(2 u \right)} + 1\right)d u}}}}{16} = \frac{{\color{red}{\left(\int{1 d u} + \int{\cos{\left(2 u \right)} d u}\right)}}}{16}$$

Εφαρμόστε τον κανόνα της σταθεράς $$$\int c\, du = c u$$$ με $$$c=1$$$:

$$\frac{\int{\cos{\left(2 u \right)} d u}}{16} + \frac{{\color{red}{\int{1 d u}}}}{16} = \frac{\int{\cos{\left(2 u \right)} d u}}{16} + \frac{{\color{red}{u}}}{16}$$

Έστω $$$v=2 u$$$.

Τότε $$$dv=\left(2 u\right)^{\prime }du = 2 du$$$ (τα βήματα παρουσιάζονται »), και έχουμε ότι $$$du = \frac{dv}{2}$$$.

Επομένως,

$$\frac{u}{16} + \frac{{\color{red}{\int{\cos{\left(2 u \right)} d u}}}}{16} = \frac{u}{16} + \frac{{\color{red}{\int{\frac{\cos{\left(v \right)}}{2} d v}}}}{16}$$

Εφαρμόστε τον κανόνα του σταθερού πολλαπλασίου $$$\int c f{\left(v \right)}\, dv = c \int f{\left(v \right)}\, dv$$$ με $$$c=\frac{1}{2}$$$ και $$$f{\left(v \right)} = \cos{\left(v \right)}$$$:

$$\frac{u}{16} + \frac{{\color{red}{\int{\frac{\cos{\left(v \right)}}{2} d v}}}}{16} = \frac{u}{16} + \frac{{\color{red}{\left(\frac{\int{\cos{\left(v \right)} d v}}{2}\right)}}}{16}$$

Το ολοκλήρωμα του συνημιτόνου είναι $$$\int{\cos{\left(v \right)} d v} = \sin{\left(v \right)}$$$:

$$\frac{u}{16} + \frac{{\color{red}{\int{\cos{\left(v \right)} d v}}}}{32} = \frac{u}{16} + \frac{{\color{red}{\sin{\left(v \right)}}}}{32}$$

Θυμηθείτε ότι $$$v=2 u$$$:

$$\frac{u}{16} + \frac{\sin{\left({\color{red}{v}} \right)}}{32} = \frac{u}{16} + \frac{\sin{\left({\color{red}{\left(2 u\right)}} \right)}}{32}$$

Θυμηθείτε ότι $$$u=8 x$$$:

$$\frac{\sin{\left(2 {\color{red}{u}} \right)}}{32} + \frac{{\color{red}{u}}}{16} = \frac{\sin{\left(2 {\color{red}{\left(8 x\right)}} \right)}}{32} + \frac{{\color{red}{\left(8 x\right)}}}{16}$$

Επομένως,

$$\int{\cos^{2}{\left(8 x \right)} d x} = \frac{x}{2} + \frac{\sin{\left(16 x \right)}}{32}$$

Προσθέστε τη σταθερά ολοκλήρωσης:

$$\int{\cos^{2}{\left(8 x \right)} d x} = \frac{x}{2} + \frac{\sin{\left(16 x \right)}}{32}+C$$

$$$\int \cos^{2}{\left(8 x \right)}\, dx = \left(\frac{x}{2} + \frac{\sin{\left(16 x \right)}}{32}\right) + C$$$A