$$$4 \cos{\left(2 x \right)}$$$の積分

$$$\int 4 \cos{\left(2 x \right)}\, dx$$$ 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、$$$c=4$$$ と $$$f{\left(x \right)} = \cos{\left(2 x \right)}$$$ に対して適用する:

$${\color{red}{\int{4 \cos{\left(2 x \right)} d x}}} = {\color{red}{\left(4 \int{\cos{\left(2 x \right)} d x}\right)}}$$

$$$u=2 x$$$ とする。

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

この積分は次のように書き換えられる

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

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:

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

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

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

次のことを思い出してください $$$u=2 x$$$:

$$2 \sin{\left({\color{red}{u}} \right)} = 2 \sin{\left({\color{red}{\left(2 x\right)}} \right)}$$

したがって、

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

積分定数を加える:

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

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