$$$i n t \sin^{2}{\left(2 x \right)} \cos^{2}{\left(2 x \right)}$$$$$$x$$$ に関する積分

この計算機は、$$$x$$$ に関して $$$i n t \sin^{2}{\left(2 x \right)} \cos^{2}{\left(2 x \right)}$$$ の積分/原始関数を、手順を示しながら求めます。

関連する計算機: 定積分・広義積分計算機

$$$dx$$$$$$dy$$$ 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。

計算機が計算を実行できなかった場合、エラーを見つけた場合、またはご提案・フィードバックがある場合は、お問い合わせください

入力内容

$$$\int i n t \sin^{2}{\left(2 x \right)} \cos^{2}{\left(2 x \right)}\, dx$$$ を求めよ。

解答

冪低減公式 $$$\cos^{2}{\left(\alpha \right)} = \frac{\cos{\left(2 \alpha \right)}}{2} + \frac{1}{2}$$$$$$\alpha=2 x$$$ に適用する:

$${\color{red}{\int{i n t \sin^{2}{\left(2 x \right)} \cos^{2}{\left(2 x \right)} d x}}} = {\color{red}{\int{\frac{i n t \left(\cos{\left(4 x \right)} + 1\right) \sin^{2}{\left(2 x \right)}}{2} d x}}}$$

冪低減公式 $$$\sin^{2}{\left(\alpha \right)} = \frac{1}{2} - \frac{\cos{\left(2 \alpha \right)}}{2}$$$$$$\alpha=2 x$$$ に適用する:

$${\color{red}{\int{\frac{i n t \left(\cos{\left(4 x \right)} + 1\right) \sin^{2}{\left(2 x \right)}}{2} d x}}} = {\color{red}{\int{\frac{i n t \left(1 - \cos{\left(4 x \right)}\right) \left(\cos{\left(4 x \right)} + 1\right)}{4} d x}}}$$

定数倍の法則 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ を、$$$c=\frac{1}{4}$$$$$$f{\left(x \right)} = i n t \left(1 - \cos{\left(4 x \right)}\right) \left(\cos{\left(4 x \right)} + 1\right)$$$ に対して適用する:

$${\color{red}{\int{\frac{i n t \left(1 - \cos{\left(4 x \right)}\right) \left(\cos{\left(4 x \right)} + 1\right)}{4} d x}}} = {\color{red}{\left(\frac{\int{i n t \left(1 - \cos{\left(4 x \right)}\right) \left(\cos{\left(4 x \right)} + 1\right) d x}}{4}\right)}}$$

Expand the expression:

$$\frac{{\color{red}{\int{i n t \left(1 - \cos{\left(4 x \right)}\right) \left(\cos{\left(4 x \right)} + 1\right) d x}}}}{4} = \frac{{\color{red}{\int{\left(- i n t \cos^{2}{\left(4 x \right)} + i n t\right)d x}}}}{4}$$

項別に積分せよ:

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

$$$c=i n t$$$ に対して定数則 $$$\int c\, dx = c x$$$ を適用する:

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

冪低減公式 $$$\cos^{2}{\left(\alpha \right)} = \frac{\cos{\left(2 \alpha \right)}}{2} + \frac{1}{2}$$$$$$\alpha=4 x$$$ に適用する:

$$\frac{i n t x}{4} - \frac{{\color{red}{\int{i n t \cos^{2}{\left(4 x \right)} d x}}}}{4} = \frac{i n t x}{4} - \frac{{\color{red}{\int{\frac{i n t \left(\cos{\left(8 x \right)} + 1\right)}{2} d x}}}}{4}$$

定数倍の法則 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ を、$$$c=\frac{1}{2}$$$$$$f{\left(x \right)} = i n t \left(\cos{\left(8 x \right)} + 1\right)$$$ に対して適用する:

$$\frac{i n t x}{4} - \frac{{\color{red}{\int{\frac{i n t \left(\cos{\left(8 x \right)} + 1\right)}{2} d x}}}}{4} = \frac{i n t x}{4} - \frac{{\color{red}{\left(\frac{\int{i n t \left(\cos{\left(8 x \right)} + 1\right) d x}}{2}\right)}}}{4}$$

Expand the expression:

$$\frac{i n t x}{4} - \frac{{\color{red}{\int{i n t \left(\cos{\left(8 x \right)} + 1\right) d x}}}}{8} = \frac{i n t x}{4} - \frac{{\color{red}{\int{\left(i n t \cos{\left(8 x \right)} + i n t\right)d x}}}}{8}$$

項別に積分せよ:

$$\frac{i n t x}{4} - \frac{{\color{red}{\int{\left(i n t \cos{\left(8 x \right)} + i n t\right)d x}}}}{8} = \frac{i n t x}{4} - \frac{{\color{red}{\left(\int{i n t d x} + \int{i n t \cos{\left(8 x \right)} d x}\right)}}}{8}$$

$$$c=i n t$$$ に対して定数則 $$$\int c\, dx = c x$$$ を適用する:

$$\frac{i n t x}{4} - \frac{\int{i n t \cos{\left(8 x \right)} d x}}{8} - \frac{{\color{red}{\int{i n t d x}}}}{8} = \frac{i n t x}{4} - \frac{\int{i n t \cos{\left(8 x \right)} d x}}{8} - \frac{{\color{red}{i n t x}}}{8}$$

定数倍の法則 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ を、$$$c=i n t$$$$$$f{\left(x \right)} = \cos{\left(8 x \right)}$$$ に対して適用する:

$$\frac{i n t x}{8} - \frac{{\color{red}{\int{i n t \cos{\left(8 x \right)} d x}}}}{8} = \frac{i n t x}{8} - \frac{{\color{red}{i n t \int{\cos{\left(8 x \right)} d x}}}}{8}$$

$$$u=8 x$$$ とする。

すると $$$du=\left(8 x\right)^{\prime }dx = 8 dx$$$(手順は»で確認できます)、$$$dx = \frac{du}{8}$$$ となります。

したがって、

$$\frac{i n t x}{8} - \frac{i n t {\color{red}{\int{\cos{\left(8 x \right)} d x}}}}{8} = \frac{i n t x}{8} - \frac{i n t {\color{red}{\int{\frac{\cos{\left(u \right)}}{8} d u}}}}{8}$$

定数倍の法則 $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ を、$$$c=\frac{1}{8}$$$$$$f{\left(u \right)} = \cos{\left(u \right)}$$$ に対して適用する:

$$\frac{i n t x}{8} - \frac{i n t {\color{red}{\int{\frac{\cos{\left(u \right)}}{8} d u}}}}{8} = \frac{i n t x}{8} - \frac{i n t {\color{red}{\left(\frac{\int{\cos{\left(u \right)} d u}}{8}\right)}}}{8}$$

余弦の積分は$$$\int{\cos{\left(u \right)} d u} = \sin{\left(u \right)}$$$:

$$\frac{i n t x}{8} - \frac{i n t {\color{red}{\int{\cos{\left(u \right)} d u}}}}{64} = \frac{i n t x}{8} - \frac{i n t {\color{red}{\sin{\left(u \right)}}}}{64}$$

次のことを思い出してください $$$u=8 x$$$:

$$\frac{i n t x}{8} - \frac{i n t \sin{\left({\color{red}{u}} \right)}}{64} = \frac{i n t x}{8} - \frac{i n t \sin{\left({\color{red}{\left(8 x\right)}} \right)}}{64}$$

したがって、

$$\int{i n t \sin^{2}{\left(2 x \right)} \cos^{2}{\left(2 x \right)} d x} = \frac{i n t x}{8} - \frac{i n t \sin{\left(8 x \right)}}{64}$$

簡単化せよ:

$$\int{i n t \sin^{2}{\left(2 x \right)} \cos^{2}{\left(2 x \right)} d x} = \frac{i n t \left(8 x - \sin{\left(8 x \right)}\right)}{64}$$

積分定数を加える:

$$\int{i n t \sin^{2}{\left(2 x \right)} \cos^{2}{\left(2 x \right)} d x} = \frac{i n t \left(8 x - \sin{\left(8 x \right)}\right)}{64}+C$$

解答

$$$\int i n t \sin^{2}{\left(2 x \right)} \cos^{2}{\left(2 x \right)}\, dx = \frac{i n t \left(8 x - \sin{\left(8 x \right)}\right)}{64} + C$$$A


Please try a new game Rotatly