$$$e^{i a x^{2}}$$$ の $$$x$$$ に関する積分

$$$\int e^{i a x^{2}}\, dx$$$ を求めよ。

$$$u=x \sqrt{i a}$$$ とする。

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

したがって、

$${\color{red}{\int{e^{i a x^{2}} d x}}} = {\color{red}{\int{\frac{e^{u^{2}}}{\sqrt{i a}} d u}}}$$

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

$${\color{red}{\int{\frac{e^{u^{2}}}{\sqrt{i a}} d u}}} = {\color{red}{\frac{\int{e^{u^{2}} d u}}{\sqrt{i a}}}}$$

この積分（虚誤差関数）には閉形式はありません:

$$\frac{{\color{red}{\int{e^{u^{2}} d u}}}}{\sqrt{i a}} = \frac{{\color{red}{\left(\frac{\sqrt{\pi} \operatorname{erfi}{\left(u \right)}}{2}\right)}}}{\sqrt{i a}}$$

次のことを思い出してください $$$u=x \sqrt{i a}$$$:

$$\frac{\sqrt{\pi} \operatorname{erfi}{\left({\color{red}{u}} \right)}}{2 \sqrt{i a}} = \frac{\sqrt{\pi} \operatorname{erfi}{\left({\color{red}{x \sqrt{i a}}} \right)}}{2 \sqrt{i a}}$$

したがって、

$$\int{e^{i a x^{2}} d x} = \frac{\sqrt{\pi} \operatorname{erfi}{\left(x \sqrt{i a} \right)}}{2 \sqrt{i a}}$$

積分定数を加える:

$$\int{e^{i a x^{2}} d x} = \frac{\sqrt{\pi} \operatorname{erfi}{\left(x \sqrt{i a} \right)}}{2 \sqrt{i a}}+C$$

$$$\int e^{i a x^{2}}\, dx = \frac{\sqrt{\pi} \operatorname{erfi}{\left(x \sqrt{i a} \right)}}{2 \sqrt{i a}} + C$$$A