Intégrale de $$$\cos^{2}{\left(2 x \right)}$$$

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

Soit $$$u=2 x$$$.

Alors $$$du=\left(2 x\right)^{\prime }dx = 2 dx$$$ (les étapes peuvent être vues »), et nous obtenons $$$dx = \frac{du}{2}$$$.

L’intégrale devient

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

Appliquez la règle du facteur constant $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ avec $$$c=\frac{1}{2}$$$ et $$$f{\left(u \right)} = \cos^{2}{\left(u \right)}$$$ :

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

Appliquer la formule de réduction de puissance $$$\cos^{2}{\left(\alpha \right)} = \frac{\cos{\left(2 \alpha \right)}}{2} + \frac{1}{2}$$$ avec $$$\alpha= u $$$:

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

Appliquez la règle du facteur constant $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ avec $$$c=\frac{1}{2}$$$ et $$$f{\left(u \right)} = \cos{\left(2 u \right)} + 1$$$ :

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

Intégrez terme à terme:

$$\frac{{\color{red}{\int{\left(\cos{\left(2 u \right)} + 1\right)d u}}}}{4} = \frac{{\color{red}{\left(\int{1 d u} + \int{\cos{\left(2 u \right)} d u}\right)}}}{4}$$

Appliquez la règle de la constante $$$\int c\, du = c u$$$ avec $$$c=1$$$:

$$\frac{\int{\cos{\left(2 u \right)} d u}}{4} + \frac{{\color{red}{\int{1 d u}}}}{4} = \frac{\int{\cos{\left(2 u \right)} d u}}{4} + \frac{{\color{red}{u}}}{4}$$

Soit $$$v=2 u$$$.

Alors $$$dv=\left(2 u\right)^{\prime }du = 2 du$$$ (les étapes peuvent être vues »), et nous obtenons $$$du = \frac{dv}{2}$$$.

Donc,

$$\frac{u}{4} + \frac{{\color{red}{\int{\cos{\left(2 u \right)} d u}}}}{4} = \frac{u}{4} + \frac{{\color{red}{\int{\frac{\cos{\left(v \right)}}{2} d v}}}}{4}$$

Appliquez la règle du facteur constant $$$\int c f{\left(v \right)}\, dv = c \int f{\left(v \right)}\, dv$$$ avec $$$c=\frac{1}{2}$$$ et $$$f{\left(v \right)} = \cos{\left(v \right)}$$$ :

$$\frac{u}{4} + \frac{{\color{red}{\int{\frac{\cos{\left(v \right)}}{2} d v}}}}{4} = \frac{u}{4} + \frac{{\color{red}{\left(\frac{\int{\cos{\left(v \right)} d v}}{2}\right)}}}{4}$$

L’intégrale du cosinus est $$$\int{\cos{\left(v \right)} d v} = \sin{\left(v \right)}$$$ :

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

Rappelons que $$$v=2 u$$$ :

$$\frac{u}{4} + \frac{\sin{\left({\color{red}{v}} \right)}}{8} = \frac{u}{4} + \frac{\sin{\left({\color{red}{\left(2 u\right)}} \right)}}{8}$$

Rappelons que $$$u=2 x$$$ :

$$\frac{\sin{\left(2 {\color{red}{u}} \right)}}{8} + \frac{{\color{red}{u}}}{4} = \frac{\sin{\left(2 {\color{red}{\left(2 x\right)}} \right)}}{8} + \frac{{\color{red}{\left(2 x\right)}}}{4}$$

Par conséquent,

$$\int{\cos^{2}{\left(2 x \right)} d x} = \frac{x}{2} + \frac{\sin{\left(4 x \right)}}{8}$$

Ajouter la constante d'intégration :

$$\int{\cos^{2}{\left(2 x \right)} d x} = \frac{x}{2} + \frac{\sin{\left(4 x \right)}}{8}+C$$

$$$\int \cos^{2}{\left(2 x \right)}\, dx = \left(\frac{x}{2} + \frac{\sin{\left(4 x \right)}}{8}\right) + C$$$A