$$$4 \sin{\left(\frac{\pi t}{2} \right)}$$$の積分

$$$\int 4 \sin{\left(\frac{\pi t}{2} \right)}\, dt$$$ 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、$$$c=4$$$ と $$$f{\left(t \right)} = \sin{\left(\frac{\pi t}{2} \right)}$$$ に対して適用する:

$${\color{red}{\int{4 \sin{\left(\frac{\pi t}{2} \right)} d t}}} = {\color{red}{\left(4 \int{\sin{\left(\frac{\pi t}{2} \right)} d t}\right)}}$$

$$$u=\frac{\pi t}{2}$$$ とする。

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

この積分は次のように書き換えられる

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

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

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

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

$$\frac{8 {\color{red}{\int{\sin{\left(u \right)} d u}}}}{\pi} = \frac{8 {\color{red}{\left(- \cos{\left(u \right)}\right)}}}{\pi}$$

次のことを思い出してください $$$u=\frac{\pi t}{2}$$$:

$$- \frac{8 \cos{\left({\color{red}{u}} \right)}}{\pi} = - \frac{8 \cos{\left({\color{red}{\left(\frac{\pi t}{2}\right)}} \right)}}{\pi}$$

したがって、

$$\int{4 \sin{\left(\frac{\pi t}{2} \right)} d t} = - \frac{8 \cos{\left(\frac{\pi t}{2} \right)}}{\pi}$$

積分定数を加える:

$$\int{4 \sin{\left(\frac{\pi t}{2} \right)} d t} = - \frac{8 \cos{\left(\frac{\pi t}{2} \right)}}{\pi}+C$$

$$$\int 4 \sin{\left(\frac{\pi t}{2} \right)}\, dt = - \frac{8 \cos{\left(\frac{\pi t}{2} \right)}}{\pi} + C$$$A