Funktion $$$\frac{\cos{\left(7 x \right)} \sec^{2}{\left(7 x \right)}}{7}$$$ integraali

Määritä $$$\int \frac{\cos{\left(7 x \right)} \sec^{2}{\left(7 x \right)}}{7}\, dx$$$.

Sovella vakiokertoimen sääntöä $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ käyttäen $$$c=\frac{1}{7}$$$ ja $$$f{\left(x \right)} = \cos{\left(7 x \right)} \sec^{2}{\left(7 x \right)}$$$:

$${\color{red}{\int{\frac{\cos{\left(7 x \right)} \sec^{2}{\left(7 x \right)}}{7} d x}}} = {\color{red}{\left(\frac{\int{\cos{\left(7 x \right)} \sec^{2}{\left(7 x \right)} d x}}{7}\right)}}$$

Kirjoita integroituva uudelleen:

$$\frac{{\color{red}{\int{\cos{\left(7 x \right)} \sec^{2}{\left(7 x \right)} d x}}}}{7} = \frac{{\color{red}{\int{\frac{1}{\cos{\left(7 x \right)}} d x}}}}{7}$$

Kirjoita kosini sinin avulla kaavaa $$$\cos\left(7 x\right)=\sin\left(7 x + \frac{\pi}{2}\right)$$$ käyttäen ja kirjoita sitten sini uudelleen kaksinkertaisen kulman kaavaa $$$\sin\left(7 x\right)=2\sin\left(\frac{7 x}{2}\right)\cos\left(\frac{7 x}{2}\right)$$$ käyttäen:

$$\frac{{\color{red}{\int{\frac{1}{\cos{\left(7 x \right)}} d x}}}}{7} = \frac{{\color{red}{\int{\frac{1}{2 \sin{\left(\frac{7 x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)} \cos{\left(\frac{7 x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}} d x}}}}{7}$$

Kerro osoittaja ja nimittäjä luvulla $$$\sec^2\left(\frac{7 x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)$$$:

$$\frac{{\color{red}{\int{\frac{1}{2 \sin{\left(\frac{7 x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)} \cos{\left(\frac{7 x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}} d x}}}}{7} = \frac{{\color{red}{\int{\frac{\sec^{2}{\left(\frac{7 x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}}{2 \tan{\left(\frac{7 x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}} d x}}}}{7}$$

Olkoon $$$u=\tan{\left(\frac{7 x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}$$$.

Tällöin $$$du=\left(\tan{\left(\frac{7 x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}\right)^{\prime }dx = \frac{7 \sec^{2}{\left(\frac{7 x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}}{2} dx$$$ (vaiheet ovat nähtävissä ») ja saamme, että $$$\sec^{2}{\left(\frac{7 x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)} dx = \frac{2 du}{7}$$$.

Näin ollen,

$$\frac{{\color{red}{\int{\frac{\sec^{2}{\left(\frac{7 x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}}{2 \tan{\left(\frac{7 x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}} d x}}}}{7} = \frac{{\color{red}{\int{\frac{1}{7 u} d u}}}}{7}$$

Sovella vakiokertoimen sääntöä $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ käyttäen $$$c=\frac{1}{7}$$$ ja $$$f{\left(u \right)} = \frac{1}{u}$$$:

$$\frac{{\color{red}{\int{\frac{1}{7 u} d u}}}}{7} = \frac{{\color{red}{\left(\frac{\int{\frac{1}{u} d u}}{7}\right)}}}{7}$$

Funktion $$$\frac{1}{u}$$$ integraali on $$$\int{\frac{1}{u} d u} = \ln{\left(\left|{u}\right| \right)}$$$:

$$\frac{{\color{red}{\int{\frac{1}{u} d u}}}}{49} = \frac{{\color{red}{\ln{\left(\left|{u}\right| \right)}}}}{49}$$

Muista, että $$$u=\tan{\left(\frac{7 x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}$$$:

$$\frac{\ln{\left(\left|{{\color{red}{u}}}\right| \right)}}{49} = \frac{\ln{\left(\left|{{\color{red}{\tan{\left(\frac{7 x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}}}}\right| \right)}}{49}$$

Näin ollen,

$$\int{\frac{\cos{\left(7 x \right)} \sec^{2}{\left(7 x \right)}}{7} d x} = \frac{\ln{\left(\left|{\tan{\left(\frac{7 x}{2} + \frac{\pi}{4} \right)}}\right| \right)}}{49}$$

Sievennä:

$$\int{\frac{\cos{\left(7 x \right)} \sec^{2}{\left(7 x \right)}}{7} d x} = \frac{\ln{\left(\left|{\tan{\left(\frac{14 x + \pi}{4} \right)}}\right| \right)}}{49}$$

Lisää integrointivakio:

$$\int{\frac{\cos{\left(7 x \right)} \sec^{2}{\left(7 x \right)}}{7} d x} = \frac{\ln{\left(\left|{\tan{\left(\frac{14 x + \pi}{4} \right)}}\right| \right)}}{49}+C$$

$$$\int \frac{\cos{\left(7 x \right)} \sec^{2}{\left(7 x \right)}}{7}\, dx = \frac{\ln\left(\left|{\tan{\left(\frac{14 x + \pi}{4} \right)}}\right|\right)}{49} + C$$$A