$$$2 \sin^{2}{\left(t \right)}$$$の積分

$$$\int 2 \sin^{2}{\left(t \right)}\, dt$$$ を求めよ。

定数倍の法則 $$$\int c f{\left(t \right)}\, dt = c \int f{\left(t \right)}\, dt$$$ を、$$$c=2$$$ と $$$f{\left(t \right)} = \sin^{2}{\left(t \right)}$$$ に対して適用する:

$${\color{red}{\int{2 \sin^{2}{\left(t \right)} d t}}} = {\color{red}{\left(2 \int{\sin^{2}{\left(t \right)} d t}\right)}}$$

冪低減公式 $$$\sin^{2}{\left(\alpha \right)} = \frac{1}{2} - \frac{\cos{\left(2 \alpha \right)}}{2}$$$ を $$$\alpha=t$$$ に適用する:

$$2 {\color{red}{\int{\sin^{2}{\left(t \right)} d t}}} = 2 {\color{red}{\int{\left(\frac{1}{2} - \frac{\cos{\left(2 t \right)}}{2}\right)d t}}}$$

定数倍の法則 $$$\int c f{\left(t \right)}\, dt = c \int f{\left(t \right)}\, dt$$$ を、$$$c=\frac{1}{2}$$$ と $$$f{\left(t \right)} = 1 - \cos{\left(2 t \right)}$$$ に対して適用する:

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

項別に積分せよ:

$${\color{red}{\int{\left(1 - \cos{\left(2 t \right)}\right)d t}}} = {\color{red}{\left(\int{1 d t} - \int{\cos{\left(2 t \right)} d t}\right)}}$$

$$$c=1$$$ に対して定数則 $$$\int c\, dt = c t$$$ を適用する:

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

$$$u=2 t$$$ とする。

すると $$$du=\left(2 t\right)^{\prime }dt = 2 dt$$$（手順は»で確認できます）、$$$dt = \frac{du}{2}$$$ となります。

したがって、

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

定数倍の法則 $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ を、$$$c=\frac{1}{2}$$$ と $$$f{\left(u \right)} = \cos{\left(u \right)}$$$ に対して適用する:

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

余弦の積分は$$$\int{\cos{\left(u \right)} d u} = \sin{\left(u \right)}$$$:

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

次のことを思い出してください $$$u=2 t$$$:

$$t - \frac{\sin{\left({\color{red}{u}} \right)}}{2} = t - \frac{\sin{\left({\color{red}{\left(2 t\right)}} \right)}}{2}$$

したがって、

$$\int{2 \sin^{2}{\left(t \right)} d t} = t - \frac{\sin{\left(2 t \right)}}{2}$$

積分定数を加える:

$$\int{2 \sin^{2}{\left(t \right)} d t} = t - \frac{\sin{\left(2 t \right)}}{2}+C$$

$$$\int 2 \sin^{2}{\left(t \right)}\, dt = \left(t - \frac{\sin{\left(2 t \right)}}{2}\right) + C$$$A