Funktion $$$\frac{\cos^{2}{\left(x \right)}}{3} - 1$$$ integraali
Aiheeseen liittyvä laskin: Määrättyjen ja epäoleellisten integraalien laskin
Syötteesi
Määritä $$$\int \left(\frac{\cos^{2}{\left(x \right)}}{3} - 1\right)\, dx$$$.
Ratkaisu
Integroi termi kerrallaan:
$${\color{red}{\int{\left(\frac{\cos^{2}{\left(x \right)}}{3} - 1\right)d x}}} = {\color{red}{\left(- \int{1 d x} + \int{\frac{\cos^{2}{\left(x \right)}}{3} d x}\right)}}$$
Sovella vakiosääntöä $$$\int c\, dx = c x$$$ käyttäen $$$c=1$$$:
$$\int{\frac{\cos^{2}{\left(x \right)}}{3} d x} - {\color{red}{\int{1 d x}}} = \int{\frac{\cos^{2}{\left(x \right)}}{3} d x} - {\color{red}{x}}$$
Sovella vakiokertoimen sääntöä $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ käyttäen $$$c=\frac{1}{3}$$$ ja $$$f{\left(x \right)} = \cos^{2}{\left(x \right)}$$$:
$$- x + {\color{red}{\int{\frac{\cos^{2}{\left(x \right)}}{3} d x}}} = - x + {\color{red}{\left(\frac{\int{\cos^{2}{\left(x \right)} d x}}{3}\right)}}$$
Sovella potenssin alentamiskaavaa $$$\cos^{2}{\left(\alpha \right)} = \frac{\cos{\left(2 \alpha \right)}}{2} + \frac{1}{2}$$$ käyttäen $$$\alpha=x$$$:
$$- x + \frac{{\color{red}{\int{\cos^{2}{\left(x \right)} d x}}}}{3} = - x + \frac{{\color{red}{\int{\left(\frac{\cos{\left(2 x \right)}}{2} + \frac{1}{2}\right)d x}}}}{3}$$
Sovella vakiokertoimen sääntöä $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ käyttäen $$$c=\frac{1}{2}$$$ ja $$$f{\left(x \right)} = \cos{\left(2 x \right)} + 1$$$:
$$- x + \frac{{\color{red}{\int{\left(\frac{\cos{\left(2 x \right)}}{2} + \frac{1}{2}\right)d x}}}}{3} = - x + \frac{{\color{red}{\left(\frac{\int{\left(\cos{\left(2 x \right)} + 1\right)d x}}{2}\right)}}}{3}$$
Integroi termi kerrallaan:
$$- x + \frac{{\color{red}{\int{\left(\cos{\left(2 x \right)} + 1\right)d x}}}}{6} = - x + \frac{{\color{red}{\left(\int{1 d x} + \int{\cos{\left(2 x \right)} d x}\right)}}}{6}$$
Sovella vakiosääntöä $$$\int c\, dx = c x$$$ käyttäen $$$c=1$$$:
$$- x + \frac{\int{\cos{\left(2 x \right)} d x}}{6} + \frac{{\color{red}{\int{1 d x}}}}{6} = - x + \frac{\int{\cos{\left(2 x \right)} d x}}{6} + \frac{{\color{red}{x}}}{6}$$
Olkoon $$$u=2 x$$$.
Tällöin $$$du=\left(2 x\right)^{\prime }dx = 2 dx$$$ (vaiheet ovat nähtävissä ») ja saamme, että $$$dx = \frac{du}{2}$$$.
Integraali voidaan kirjoittaa muotoon
$$- \frac{5 x}{6} + \frac{{\color{red}{\int{\cos{\left(2 x \right)} d x}}}}{6} = - \frac{5 x}{6} + \frac{{\color{red}{\int{\frac{\cos{\left(u \right)}}{2} d u}}}}{6}$$
Sovella vakiokertoimen sääntöä $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ käyttäen $$$c=\frac{1}{2}$$$ ja $$$f{\left(u \right)} = \cos{\left(u \right)}$$$:
$$- \frac{5 x}{6} + \frac{{\color{red}{\int{\frac{\cos{\left(u \right)}}{2} d u}}}}{6} = - \frac{5 x}{6} + \frac{{\color{red}{\left(\frac{\int{\cos{\left(u \right)} d u}}{2}\right)}}}{6}$$
Kosinin integraali on $$$\int{\cos{\left(u \right)} d u} = \sin{\left(u \right)}$$$:
$$- \frac{5 x}{6} + \frac{{\color{red}{\int{\cos{\left(u \right)} d u}}}}{12} = - \frac{5 x}{6} + \frac{{\color{red}{\sin{\left(u \right)}}}}{12}$$
Muista, että $$$u=2 x$$$:
$$- \frac{5 x}{6} + \frac{\sin{\left({\color{red}{u}} \right)}}{12} = - \frac{5 x}{6} + \frac{\sin{\left({\color{red}{\left(2 x\right)}} \right)}}{12}$$
Näin ollen,
$$\int{\left(\frac{\cos^{2}{\left(x \right)}}{3} - 1\right)d x} = - \frac{5 x}{6} + \frac{\sin{\left(2 x \right)}}{12}$$
Lisää integrointivakio:
$$\int{\left(\frac{\cos^{2}{\left(x \right)}}{3} - 1\right)d x} = - \frac{5 x}{6} + \frac{\sin{\left(2 x \right)}}{12}+C$$
Vastaus
$$$\int \left(\frac{\cos^{2}{\left(x \right)}}{3} - 1\right)\, dx = \left(- \frac{5 x}{6} + \frac{\sin{\left(2 x \right)}}{12}\right) + C$$$A