$$$\sin{\left(x^{2} - 4 \right)}$$$の積分

この計算機は、手順を示しながら$$$\sin{\left(x^{2} - 4 \right)}$$$の不定積分(原始関数)を求めます。

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$$$dx$$$$$$dy$$$ などの微分記号を使わずに書いてください。
自動検出のため、空欄のままにしてください。

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入力内容

$$$\int \sin{\left(x^{2} - 4 \right)}\, dx$$$ を求めよ。

解答

被積分関数を書き換える:

$${\color{red}{\int{\sin{\left(x^{2} - 4 \right)} d x}}} = {\color{red}{\int{\left(\sin{\left(x^{2} \right)} \cos{\left(4 \right)} - \sin{\left(4 \right)} \cos{\left(x^{2} \right)}\right)d x}}}$$

項別に積分せよ:

$${\color{red}{\int{\left(\sin{\left(x^{2} \right)} \cos{\left(4 \right)} - \sin{\left(4 \right)} \cos{\left(x^{2} \right)}\right)d x}}} = {\color{red}{\left(- \int{\sin{\left(4 \right)} \cos{\left(x^{2} \right)} d x} + \int{\sin{\left(x^{2} \right)} \cos{\left(4 \right)} d x}\right)}}$$

定数倍の法則 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ を、$$$c=\cos{\left(4 \right)}$$$$$$f{\left(x \right)} = \sin{\left(x^{2} \right)}$$$ に対して適用する:

$$- \int{\sin{\left(4 \right)} \cos{\left(x^{2} \right)} d x} + {\color{red}{\int{\sin{\left(x^{2} \right)} \cos{\left(4 \right)} d x}}} = - \int{\sin{\left(4 \right)} \cos{\left(x^{2} \right)} d x} + {\color{red}{\cos{\left(4 \right)} \int{\sin{\left(x^{2} \right)} d x}}}$$

この積分(フレネル正弦積分)には閉形式はありません:

$$- \int{\sin{\left(4 \right)} \cos{\left(x^{2} \right)} d x} + \cos{\left(4 \right)} {\color{red}{\int{\sin{\left(x^{2} \right)} d x}}} = - \int{\sin{\left(4 \right)} \cos{\left(x^{2} \right)} d x} + \cos{\left(4 \right)} {\color{red}{\left(\frac{\sqrt{2} \sqrt{\pi} S\left(\frac{\sqrt{2} x}{\sqrt{\pi}}\right)}{2}\right)}}$$

定数倍の法則 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ を、$$$c=\sin{\left(4 \right)}$$$$$$f{\left(x \right)} = \cos{\left(x^{2} \right)}$$$ に対して適用する:

$$\frac{\sqrt{2} \sqrt{\pi} \cos{\left(4 \right)} S\left(\frac{\sqrt{2} x}{\sqrt{\pi}}\right)}{2} - {\color{red}{\int{\sin{\left(4 \right)} \cos{\left(x^{2} \right)} d x}}} = \frac{\sqrt{2} \sqrt{\pi} \cos{\left(4 \right)} S\left(\frac{\sqrt{2} x}{\sqrt{\pi}}\right)}{2} - {\color{red}{\sin{\left(4 \right)} \int{\cos{\left(x^{2} \right)} d x}}}$$

この積分(フレネル余弦積分)には閉形式はありません:

$$\frac{\sqrt{2} \sqrt{\pi} \cos{\left(4 \right)} S\left(\frac{\sqrt{2} x}{\sqrt{\pi}}\right)}{2} - \sin{\left(4 \right)} {\color{red}{\int{\cos{\left(x^{2} \right)} d x}}} = \frac{\sqrt{2} \sqrt{\pi} \cos{\left(4 \right)} S\left(\frac{\sqrt{2} x}{\sqrt{\pi}}\right)}{2} - \sin{\left(4 \right)} {\color{red}{\left(\frac{\sqrt{2} \sqrt{\pi} C\left(\frac{\sqrt{2} x}{\sqrt{\pi}}\right)}{2}\right)}}$$

したがって、

$$\int{\sin{\left(x^{2} - 4 \right)} d x} = - \frac{\sqrt{2} \sqrt{\pi} \sin{\left(4 \right)} C\left(\frac{\sqrt{2} x}{\sqrt{\pi}}\right)}{2} + \frac{\sqrt{2} \sqrt{\pi} \cos{\left(4 \right)} S\left(\frac{\sqrt{2} x}{\sqrt{\pi}}\right)}{2}$$

簡単化せよ:

$$\int{\sin{\left(x^{2} - 4 \right)} d x} = \frac{\sqrt{2} \sqrt{\pi} \left(- \sin{\left(4 \right)} C\left(\frac{\sqrt{2} x}{\sqrt{\pi}}\right) + \cos{\left(4 \right)} S\left(\frac{\sqrt{2} x}{\sqrt{\pi}}\right)\right)}{2}$$

積分定数を加える:

$$\int{\sin{\left(x^{2} - 4 \right)} d x} = \frac{\sqrt{2} \sqrt{\pi} \left(- \sin{\left(4 \right)} C\left(\frac{\sqrt{2} x}{\sqrt{\pi}}\right) + \cos{\left(4 \right)} S\left(\frac{\sqrt{2} x}{\sqrt{\pi}}\right)\right)}{2}+C$$

解答

$$$\int \sin{\left(x^{2} - 4 \right)}\, dx = \frac{\sqrt{2} \sqrt{\pi} \left(- \sin{\left(4 \right)} C\left(\frac{\sqrt{2} x}{\sqrt{\pi}}\right) + \cos{\left(4 \right)} S\left(\frac{\sqrt{2} x}{\sqrt{\pi}}\right)\right)}{2} + C$$$A


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