$$$\sin{\left(14 x \right)} \cos{\left(9 x \right)}$$$の積分

$$$\int \sin{\left(14 x \right)} \cos{\left(9 x \right)}\, dx$$$ を求めよ。

公式 $$$\sin\left(\alpha \right)\cos\left(\beta \right)=\frac{1}{2} \sin\left(\alpha-\beta \right)+\frac{1}{2} \sin\left(\alpha+\beta \right)$$$ を用い、$$$\alpha=14 x$$$ と $$$\beta=9 x$$$ を使って被積分関数を書き換えなさい。:

$${\color{red}{\int{\sin{\left(14 x \right)} \cos{\left(9 x \right)} d x}}} = {\color{red}{\int{\left(\frac{\sin{\left(5 x \right)}}{2} + \frac{\sin{\left(23 x \right)}}{2}\right)d x}}}$$

定数倍の法則 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ を、$$$c=\frac{1}{2}$$$ と $$$f{\left(x \right)} = \sin{\left(5 x \right)} + \sin{\left(23 x \right)}$$$ に対して適用する:

$${\color{red}{\int{\left(\frac{\sin{\left(5 x \right)}}{2} + \frac{\sin{\left(23 x \right)}}{2}\right)d x}}} = {\color{red}{\left(\frac{\int{\left(\sin{\left(5 x \right)} + \sin{\left(23 x \right)}\right)d x}}{2}\right)}}$$

項別に積分せよ:

$$\frac{{\color{red}{\int{\left(\sin{\left(5 x \right)} + \sin{\left(23 x \right)}\right)d x}}}}{2} = \frac{{\color{red}{\left(\int{\sin{\left(5 x \right)} d x} + \int{\sin{\left(23 x \right)} d x}\right)}}}{2}$$

$$$u=5 x$$$ とする。

すると $$$du=\left(5 x\right)^{\prime }dx = 5 dx$$$（手順は»で確認できます）、$$$dx = \frac{du}{5}$$$ となります。

したがって、

$$\frac{\int{\sin{\left(23 x \right)} d x}}{2} + \frac{{\color{red}{\int{\sin{\left(5 x \right)} d x}}}}{2} = \frac{\int{\sin{\left(23 x \right)} d x}}{2} + \frac{{\color{red}{\int{\frac{\sin{\left(u \right)}}{5} d u}}}}{2}$$

定数倍の法則 $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ を、$$$c=\frac{1}{5}$$$ と $$$f{\left(u \right)} = \sin{\left(u \right)}$$$ に対して適用する:

$$\frac{\int{\sin{\left(23 x \right)} d x}}{2} + \frac{{\color{red}{\int{\frac{\sin{\left(u \right)}}{5} d u}}}}{2} = \frac{\int{\sin{\left(23 x \right)} d x}}{2} + \frac{{\color{red}{\left(\frac{\int{\sin{\left(u \right)} d u}}{5}\right)}}}{2}$$

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

$$\frac{\int{\sin{\left(23 x \right)} d x}}{2} + \frac{{\color{red}{\int{\sin{\left(u \right)} d u}}}}{10} = \frac{\int{\sin{\left(23 x \right)} d x}}{2} + \frac{{\color{red}{\left(- \cos{\left(u \right)}\right)}}}{10}$$

次のことを思い出してください $$$u=5 x$$$:

$$\frac{\int{\sin{\left(23 x \right)} d x}}{2} - \frac{\cos{\left({\color{red}{u}} \right)}}{10} = \frac{\int{\sin{\left(23 x \right)} d x}}{2} - \frac{\cos{\left({\color{red}{\left(5 x\right)}} \right)}}{10}$$

$$$u=23 x$$$ とする。

すると $$$du=\left(23 x\right)^{\prime }dx = 23 dx$$$（手順は»で確認できます）、$$$dx = \frac{du}{23}$$$ となります。

したがって、

$$- \frac{\cos{\left(5 x \right)}}{10} + \frac{{\color{red}{\int{\sin{\left(23 x \right)} d x}}}}{2} = - \frac{\cos{\left(5 x \right)}}{10} + \frac{{\color{red}{\int{\frac{\sin{\left(u \right)}}{23} d u}}}}{2}$$

定数倍の法則 $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ を、$$$c=\frac{1}{23}$$$ と $$$f{\left(u \right)} = \sin{\left(u \right)}$$$ に対して適用する:

$$- \frac{\cos{\left(5 x \right)}}{10} + \frac{{\color{red}{\int{\frac{\sin{\left(u \right)}}{23} d u}}}}{2} = - \frac{\cos{\left(5 x \right)}}{10} + \frac{{\color{red}{\left(\frac{\int{\sin{\left(u \right)} d u}}{23}\right)}}}{2}$$

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

$$- \frac{\cos{\left(5 x \right)}}{10} + \frac{{\color{red}{\int{\sin{\left(u \right)} d u}}}}{46} = - \frac{\cos{\left(5 x \right)}}{10} + \frac{{\color{red}{\left(- \cos{\left(u \right)}\right)}}}{46}$$

次のことを思い出してください $$$u=23 x$$$:

$$- \frac{\cos{\left(5 x \right)}}{10} - \frac{\cos{\left({\color{red}{u}} \right)}}{46} = - \frac{\cos{\left(5 x \right)}}{10} - \frac{\cos{\left({\color{red}{\left(23 x\right)}} \right)}}{46}$$

したがって、

$$\int{\sin{\left(14 x \right)} \cos{\left(9 x \right)} d x} = - \frac{\cos{\left(5 x \right)}}{10} - \frac{\cos{\left(23 x \right)}}{46}$$

積分定数を加える:

$$\int{\sin{\left(14 x \right)} \cos{\left(9 x \right)} d x} = - \frac{\cos{\left(5 x \right)}}{10} - \frac{\cos{\left(23 x \right)}}{46}+C$$

$$$\int \sin{\left(14 x \right)} \cos{\left(9 x \right)}\, dx = \left(- \frac{\cos{\left(5 x \right)}}{10} - \frac{\cos{\left(23 x \right)}}{46}\right) + C$$$A