$$$- 6 x \cos{\left(4 x \right)}$$$の積分

$$$\int \left(- 6 x \cos{\left(4 x \right)}\right)\, dx$$$ を求めよ。

定数倍の法則 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ を、$$$c=-6$$$ と $$$f{\left(x \right)} = x \cos{\left(4 x \right)}$$$ に対して適用する:

$${\color{red}{\int{\left(- 6 x \cos{\left(4 x \right)}\right)d x}}} = {\color{red}{\left(- 6 \int{x \cos{\left(4 x \right)} d x}\right)}}$$

積分 $$$\int{x \cos{\left(4 x \right)} d x}$$$ には、部分積分法$$$\int \operatorname{u} \operatorname{dv} = \operatorname{u}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{du}$$$を用いてください。

$$$\operatorname{u}=x$$$ と $$$\operatorname{dv}=\cos{\left(4 x \right)} dx$$$ とする。

したがって、$$$\operatorname{du}=\left(x\right)^{\prime }dx=1 dx$$$（手順は»を参照）および$$$\operatorname{v}=\int{\cos{\left(4 x \right)} d x}=\frac{\sin{\left(4 x \right)}}{4}$$$（手順は»を参照）。

したがって、

$$- 6 {\color{red}{\int{x \cos{\left(4 x \right)} d x}}}=- 6 {\color{red}{\left(x \cdot \frac{\sin{\left(4 x \right)}}{4}-\int{\frac{\sin{\left(4 x \right)}}{4} \cdot 1 d x}\right)}}=- 6 {\color{red}{\left(\frac{x \sin{\left(4 x \right)}}{4} - \int{\frac{\sin{\left(4 x \right)}}{4} d x}\right)}}$$

定数倍の法則 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ を、$$$c=\frac{1}{4}$$$ と $$$f{\left(x \right)} = \sin{\left(4 x \right)}$$$ に対して適用する:

$$- \frac{3 x \sin{\left(4 x \right)}}{2} + 6 {\color{red}{\int{\frac{\sin{\left(4 x \right)}}{4} d x}}} = - \frac{3 x \sin{\left(4 x \right)}}{2} + 6 {\color{red}{\left(\frac{\int{\sin{\left(4 x \right)} d x}}{4}\right)}}$$

$$$u=4 x$$$ とする。

すると $$$du=\left(4 x\right)^{\prime }dx = 4 dx$$$（手順は»で確認できます）、$$$dx = \frac{du}{4}$$$ となります。

したがって、

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

定数倍の法則 $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ を、$$$c=\frac{1}{4}$$$ と $$$f{\left(u \right)} = \sin{\left(u \right)}$$$ に対して適用する:

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

正弦関数の不定積分は$$$\int{\sin{\left(u \right)} d u} = - \cos{\left(u \right)}$$$です:

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

次のことを思い出してください $$$u=4 x$$$:

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

したがって、

$$\int{\left(- 6 x \cos{\left(4 x \right)}\right)d x} = - \frac{3 x \sin{\left(4 x \right)}}{2} - \frac{3 \cos{\left(4 x \right)}}{8}$$

簡単化せよ:

$$\int{\left(- 6 x \cos{\left(4 x \right)}\right)d x} = - \frac{3 \left(4 x \sin{\left(4 x \right)} + \cos{\left(4 x \right)}\right)}{8}$$

積分定数を加える:

$$\int{\left(- 6 x \cos{\left(4 x \right)}\right)d x} = - \frac{3 \left(4 x \sin{\left(4 x \right)} + \cos{\left(4 x \right)}\right)}{8}+C$$

$$$\int \left(- 6 x \cos{\left(4 x \right)}\right)\, dx = - \frac{3 \left(4 x \sin{\left(4 x \right)} + \cos{\left(4 x \right)}\right)}{8} + C$$$A