$$$\cos{\left(\omega t^{2} \right)}$$$ の $$$t$$$ に関する積分

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

$$$u=\sqrt{\omega} t$$$ とする。

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

したがって、

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

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

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

この積分（フレネル余弦積分）には閉形式はありません:

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

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

$$\frac{\sqrt{2} \sqrt{\pi} C\left(\frac{\sqrt{2} {\color{red}{u}}}{\sqrt{\pi}}\right)}{2 \sqrt{\omega}} = \frac{\sqrt{2} \sqrt{\pi} C\left(\frac{\sqrt{2} {\color{red}{\sqrt{\omega} t}}}{\sqrt{\pi}}\right)}{2 \sqrt{\omega}}$$

したがって、

$$\int{\cos{\left(\omega t^{2} \right)} d t} = \frac{\sqrt{2} \sqrt{\pi} C\left(\frac{\sqrt{2} \sqrt{\omega} t}{\sqrt{\pi}}\right)}{2 \sqrt{\omega}}$$

積分定数を加える:

$$\int{\cos{\left(\omega t^{2} \right)} d t} = \frac{\sqrt{2} \sqrt{\pi} C\left(\frac{\sqrt{2} \sqrt{\omega} t}{\sqrt{\pi}}\right)}{2 \sqrt{\omega}}+C$$

$$$\int \cos{\left(\omega t^{2} \right)}\, dt = \frac{\sqrt{2} \sqrt{\pi} C\left(\frac{\sqrt{2} \sqrt{\omega} t}{\sqrt{\pi}}\right)}{2 \sqrt{\omega}} + C$$$A