$$$\cos{\left(\frac{2 x}{\pi} \right)}$$$の積分

$$$\int \cos{\left(\frac{2 x}{\pi} \right)}\, dx$$$ を求めよ。

$$$u=\frac{2 x}{\pi}$$$ とする。

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

積分は次のようになります

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

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

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

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

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

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

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

したがって、

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

積分定数を加える:

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

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