Funktion $$$\sin^{4}{\left(\theta \right)}$$$ integraali

Laskin löytää funktion $$$\sin^{4}{\left(\theta \right)}$$$ integraalin/alkufunktion ja näyttää vaiheet.

Aiheeseen liittyvä laskin: Määrättyjen ja epäoleellisten integraalien laskin

Kirjoita ilman differentiaaleja kuten $$$dx$$$, $$$dy$$$ jne.
Jätä tyhjäksi automaattista tunnistusta varten.

Jos laskin ei laskenut jotakin tai olet havainnut virheen tai sinulla on ehdotus tai palaute, ole hyvä ja ota meihin yhteyttä.

Syötteesi

Määritä $$$\int \sin^{4}{\left(\theta \right)}\, d\theta$$$.

Ratkaisu

Sovella potenssin alentamiskaavaa $$$\sin^{4}{\left(\alpha \right)} = - \frac{\cos{\left(2 \alpha \right)}}{2} + \frac{\cos{\left(4 \alpha \right)}}{8} + \frac{3}{8}$$$ käyttäen $$$\alpha=\theta$$$:

$${\color{red}{\int{\sin^{4}{\left(\theta \right)} d \theta}}} = {\color{red}{\int{\left(- \frac{\cos{\left(2 \theta \right)}}{2} + \frac{\cos{\left(4 \theta \right)}}{8} + \frac{3}{8}\right)d \theta}}}$$

Sovella vakiokertoimen sääntöä $$$\int c f{\left(\theta \right)}\, d\theta = c \int f{\left(\theta \right)}\, d\theta$$$ käyttäen $$$c=\frac{1}{8}$$$ ja $$$f{\left(\theta \right)} = - 4 \cos{\left(2 \theta \right)} + \cos{\left(4 \theta \right)} + 3$$$:

$${\color{red}{\int{\left(- \frac{\cos{\left(2 \theta \right)}}{2} + \frac{\cos{\left(4 \theta \right)}}{8} + \frac{3}{8}\right)d \theta}}} = {\color{red}{\left(\frac{\int{\left(- 4 \cos{\left(2 \theta \right)} + \cos{\left(4 \theta \right)} + 3\right)d \theta}}{8}\right)}}$$

Integroi termi kerrallaan:

$$\frac{{\color{red}{\int{\left(- 4 \cos{\left(2 \theta \right)} + \cos{\left(4 \theta \right)} + 3\right)d \theta}}}}{8} = \frac{{\color{red}{\left(\int{3 d \theta} - \int{4 \cos{\left(2 \theta \right)} d \theta} + \int{\cos{\left(4 \theta \right)} d \theta}\right)}}}{8}$$

Sovella vakiosääntöä $$$\int c\, d\theta = c \theta$$$ käyttäen $$$c=3$$$:

$$- \frac{\int{4 \cos{\left(2 \theta \right)} d \theta}}{8} + \frac{\int{\cos{\left(4 \theta \right)} d \theta}}{8} + \frac{{\color{red}{\int{3 d \theta}}}}{8} = - \frac{\int{4 \cos{\left(2 \theta \right)} d \theta}}{8} + \frac{\int{\cos{\left(4 \theta \right)} d \theta}}{8} + \frac{{\color{red}{\left(3 \theta\right)}}}{8}$$

Sovella vakiokertoimen sääntöä $$$\int c f{\left(\theta \right)}\, d\theta = c \int f{\left(\theta \right)}\, d\theta$$$ käyttäen $$$c=4$$$ ja $$$f{\left(\theta \right)} = \cos{\left(2 \theta \right)}$$$:

$$\frac{3 \theta}{8} + \frac{\int{\cos{\left(4 \theta \right)} d \theta}}{8} - \frac{{\color{red}{\int{4 \cos{\left(2 \theta \right)} d \theta}}}}{8} = \frac{3 \theta}{8} + \frac{\int{\cos{\left(4 \theta \right)} d \theta}}{8} - \frac{{\color{red}{\left(4 \int{\cos{\left(2 \theta \right)} d \theta}\right)}}}{8}$$

Olkoon $$$u=2 \theta$$$.

Tällöin $$$du=\left(2 \theta\right)^{\prime }d\theta = 2 d\theta$$$ (vaiheet ovat nähtävissä ») ja saamme, että $$$d\theta = \frac{du}{2}$$$.

Näin ollen,

$$\frac{3 \theta}{8} + \frac{\int{\cos{\left(4 \theta \right)} d \theta}}{8} - \frac{{\color{red}{\int{\cos{\left(2 \theta \right)} d \theta}}}}{2} = \frac{3 \theta}{8} + \frac{\int{\cos{\left(4 \theta \right)} d \theta}}{8} - \frac{{\color{red}{\int{\frac{\cos{\left(u \right)}}{2} d u}}}}{2}$$

Sovella vakiokertoimen sääntöä $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ käyttäen $$$c=\frac{1}{2}$$$ ja $$$f{\left(u \right)} = \cos{\left(u \right)}$$$:

$$\frac{3 \theta}{8} + \frac{\int{\cos{\left(4 \theta \right)} d \theta}}{8} - \frac{{\color{red}{\int{\frac{\cos{\left(u \right)}}{2} d u}}}}{2} = \frac{3 \theta}{8} + \frac{\int{\cos{\left(4 \theta \right)} d \theta}}{8} - \frac{{\color{red}{\left(\frac{\int{\cos{\left(u \right)} d u}}{2}\right)}}}{2}$$

Kosinin integraali on $$$\int{\cos{\left(u \right)} d u} = \sin{\left(u \right)}$$$:

$$\frac{3 \theta}{8} + \frac{\int{\cos{\left(4 \theta \right)} d \theta}}{8} - \frac{{\color{red}{\int{\cos{\left(u \right)} d u}}}}{4} = \frac{3 \theta}{8} + \frac{\int{\cos{\left(4 \theta \right)} d \theta}}{8} - \frac{{\color{red}{\sin{\left(u \right)}}}}{4}$$

Muista, että $$$u=2 \theta$$$:

$$\frac{3 \theta}{8} + \frac{\int{\cos{\left(4 \theta \right)} d \theta}}{8} - \frac{\sin{\left({\color{red}{u}} \right)}}{4} = \frac{3 \theta}{8} + \frac{\int{\cos{\left(4 \theta \right)} d \theta}}{8} - \frac{\sin{\left({\color{red}{\left(2 \theta\right)}} \right)}}{4}$$

Olkoon $$$u=4 \theta$$$.

Tällöin $$$du=\left(4 \theta\right)^{\prime }d\theta = 4 d\theta$$$ (vaiheet ovat nähtävissä ») ja saamme, että $$$d\theta = \frac{du}{4}$$$.

Näin ollen,

$$\frac{3 \theta}{8} - \frac{\sin{\left(2 \theta \right)}}{4} + \frac{{\color{red}{\int{\cos{\left(4 \theta \right)} d \theta}}}}{8} = \frac{3 \theta}{8} - \frac{\sin{\left(2 \theta \right)}}{4} + \frac{{\color{red}{\int{\frac{\cos{\left(u \right)}}{4} d u}}}}{8}$$

Sovella vakiokertoimen sääntöä $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ käyttäen $$$c=\frac{1}{4}$$$ ja $$$f{\left(u \right)} = \cos{\left(u \right)}$$$:

$$\frac{3 \theta}{8} - \frac{\sin{\left(2 \theta \right)}}{4} + \frac{{\color{red}{\int{\frac{\cos{\left(u \right)}}{4} d u}}}}{8} = \frac{3 \theta}{8} - \frac{\sin{\left(2 \theta \right)}}{4} + \frac{{\color{red}{\left(\frac{\int{\cos{\left(u \right)} d u}}{4}\right)}}}{8}$$

Kosinin integraali on $$$\int{\cos{\left(u \right)} d u} = \sin{\left(u \right)}$$$:

$$\frac{3 \theta}{8} - \frac{\sin{\left(2 \theta \right)}}{4} + \frac{{\color{red}{\int{\cos{\left(u \right)} d u}}}}{32} = \frac{3 \theta}{8} - \frac{\sin{\left(2 \theta \right)}}{4} + \frac{{\color{red}{\sin{\left(u \right)}}}}{32}$$

Muista, että $$$u=4 \theta$$$:

$$\frac{3 \theta}{8} - \frac{\sin{\left(2 \theta \right)}}{4} + \frac{\sin{\left({\color{red}{u}} \right)}}{32} = \frac{3 \theta}{8} - \frac{\sin{\left(2 \theta \right)}}{4} + \frac{\sin{\left({\color{red}{\left(4 \theta\right)}} \right)}}{32}$$

Näin ollen,

$$\int{\sin^{4}{\left(\theta \right)} d \theta} = \frac{3 \theta}{8} - \frac{\sin{\left(2 \theta \right)}}{4} + \frac{\sin{\left(4 \theta \right)}}{32}$$

Lisää integrointivakio:

$$\int{\sin^{4}{\left(\theta \right)} d \theta} = \frac{3 \theta}{8} - \frac{\sin{\left(2 \theta \right)}}{4} + \frac{\sin{\left(4 \theta \right)}}{32}+C$$

Vastaus

$$$\int \sin^{4}{\left(\theta \right)}\, d\theta = \left(\frac{3 \theta}{8} - \frac{\sin{\left(2 \theta \right)}}{4} + \frac{\sin{\left(4 \theta \right)}}{32}\right) + C$$$A