$$$\sin{\left(4 x \right)} \cos{\left(5 x \right)}$$$の積分
関連する計算機: 定積分・広義積分計算機
入力内容
$$$\int \sin{\left(4 x \right)} \cos{\left(5 x \right)}\, dx$$$ を求めよ。
解答
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、$$$\alpha=4 x$$$ と $$$\beta=5 x$$$ を使って被積分関数を書き換えなさい。:
$${\color{red}{\int{\sin{\left(4 x \right)} \cos{\left(5 x \right)} d x}}} = {\color{red}{\int{\left(- \frac{\sin{\left(x \right)}}{2} + \frac{\sin{\left(9 x \right)}}{2}\right)d x}}}$$
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 $$$f{\left(x \right)} = - \sin{\left(x \right)} + \sin{\left(9 x \right)}$$$ に対して適用する:
$${\color{red}{\int{\left(- \frac{\sin{\left(x \right)}}{2} + \frac{\sin{\left(9 x \right)}}{2}\right)d x}}} = {\color{red}{\left(\frac{\int{\left(- \sin{\left(x \right)} + \sin{\left(9 x \right)}\right)d x}}{2}\right)}}$$
項別に積分せよ:
$$\frac{{\color{red}{\int{\left(- \sin{\left(x \right)} + \sin{\left(9 x \right)}\right)d x}}}}{2} = \frac{{\color{red}{\left(- \int{\sin{\left(x \right)} d x} + \int{\sin{\left(9 x \right)} d x}\right)}}}{2}$$
正弦関数の不定積分は$$$\int{\sin{\left(x \right)} d x} = - \cos{\left(x \right)}$$$です:
$$\frac{\int{\sin{\left(9 x \right)} d x}}{2} - \frac{{\color{red}{\int{\sin{\left(x \right)} d x}}}}{2} = \frac{\int{\sin{\left(9 x \right)} d x}}{2} - \frac{{\color{red}{\left(- \cos{\left(x \right)}\right)}}}{2}$$
$$$u=9 x$$$ とする。
すると $$$du=\left(9 x\right)^{\prime }dx = 9 dx$$$(手順は»で確認できます)、$$$dx = \frac{du}{9}$$$ となります。
積分は次のようになります
$$\frac{\cos{\left(x \right)}}{2} + \frac{{\color{red}{\int{\sin{\left(9 x \right)} d x}}}}{2} = \frac{\cos{\left(x \right)}}{2} + \frac{{\color{red}{\int{\frac{\sin{\left(u \right)}}{9} d u}}}}{2}$$
定数倍の法則 $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ を、$$$c=\frac{1}{9}$$$ と $$$f{\left(u \right)} = \sin{\left(u \right)}$$$ に対して適用する:
$$\frac{\cos{\left(x \right)}}{2} + \frac{{\color{red}{\int{\frac{\sin{\left(u \right)}}{9} d u}}}}{2} = \frac{\cos{\left(x \right)}}{2} + \frac{{\color{red}{\left(\frac{\int{\sin{\left(u \right)} d u}}{9}\right)}}}{2}$$
正弦関数の不定積分は$$$\int{\sin{\left(u \right)} d u} = - \cos{\left(u \right)}$$$です:
$$\frac{\cos{\left(x \right)}}{2} + \frac{{\color{red}{\int{\sin{\left(u \right)} d u}}}}{18} = \frac{\cos{\left(x \right)}}{2} + \frac{{\color{red}{\left(- \cos{\left(u \right)}\right)}}}{18}$$
次のことを思い出してください $$$u=9 x$$$:
$$\frac{\cos{\left(x \right)}}{2} - \frac{\cos{\left({\color{red}{u}} \right)}}{18} = \frac{\cos{\left(x \right)}}{2} - \frac{\cos{\left({\color{red}{\left(9 x\right)}} \right)}}{18}$$
したがって、
$$\int{\sin{\left(4 x \right)} \cos{\left(5 x \right)} d x} = \frac{\cos{\left(x \right)}}{2} - \frac{\cos{\left(9 x \right)}}{18}$$
積分定数を加える:
$$\int{\sin{\left(4 x \right)} \cos{\left(5 x \right)} d x} = \frac{\cos{\left(x \right)}}{2} - \frac{\cos{\left(9 x \right)}}{18}+C$$
解答
$$$\int \sin{\left(4 x \right)} \cos{\left(5 x \right)}\, dx = \left(\frac{\cos{\left(x \right)}}{2} - \frac{\cos{\left(9 x \right)}}{18}\right) + C$$$A