$$$\frac{t \cos{\left(2 t \right)}}{4}$$$の積分

$$$\int \frac{t \cos{\left(2 t \right)}}{4}\, dt$$$ を求めよ。

定数倍の法則 $$$\int c f{\left(t \right)}\, dt = c \int f{\left(t \right)}\, dt$$$ を、$$$c=\frac{1}{4}$$$ と $$$f{\left(t \right)} = t \cos{\left(2 t \right)}$$$ に対して適用する:

$${\color{red}{\int{\frac{t \cos{\left(2 t \right)}}{4} d t}}} = {\color{red}{\left(\frac{\int{t \cos{\left(2 t \right)} d t}}{4}\right)}}$$

積分 $$$\int{t \cos{\left(2 t \right)} d t}$$$ には、部分積分法$$$\int \operatorname{u} \operatorname{dv} = \operatorname{u}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{du}$$$を用いてください。

$$$\operatorname{u}=t$$$ と $$$\operatorname{dv}=\cos{\left(2 t \right)} dt$$$ とする。

したがって、$$$\operatorname{du}=\left(t\right)^{\prime }dt=1 dt$$$（手順は»を参照）および$$$\operatorname{v}=\int{\cos{\left(2 t \right)} d t}=\frac{\sin{\left(2 t \right)}}{2}$$$（手順は»を参照）。

したがって、

$$\frac{{\color{red}{\int{t \cos{\left(2 t \right)} d t}}}}{4}=\frac{{\color{red}{\left(t \cdot \frac{\sin{\left(2 t \right)}}{2}-\int{\frac{\sin{\left(2 t \right)}}{2} \cdot 1 d t}\right)}}}{4}=\frac{{\color{red}{\left(\frac{t \sin{\left(2 t \right)}}{2} - \int{\frac{\sin{\left(2 t \right)}}{2} d t}\right)}}}{4}$$

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

$$\frac{t \sin{\left(2 t \right)}}{8} - \frac{{\color{red}{\int{\frac{\sin{\left(2 t \right)}}{2} d t}}}}{4} = \frac{t \sin{\left(2 t \right)}}{8} - \frac{{\color{red}{\left(\frac{\int{\sin{\left(2 t \right)} d t}}{2}\right)}}}{4}$$

$$$u=2 t$$$ とする。

すると $$$du=\left(2 t\right)^{\prime }dt = 2 dt$$$（手順は»で確認できます）、$$$dt = \frac{du}{2}$$$ となります。

したがって、

$$\frac{t \sin{\left(2 t \right)}}{8} - \frac{{\color{red}{\int{\sin{\left(2 t \right)} d t}}}}{8} = \frac{t \sin{\left(2 t \right)}}{8} - \frac{{\color{red}{\int{\frac{\sin{\left(u \right)}}{2} d u}}}}{8}$$

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

$$\frac{t \sin{\left(2 t \right)}}{8} - \frac{{\color{red}{\int{\frac{\sin{\left(u \right)}}{2} d u}}}}{8} = \frac{t \sin{\left(2 t \right)}}{8} - \frac{{\color{red}{\left(\frac{\int{\sin{\left(u \right)} d u}}{2}\right)}}}{8}$$

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

$$\frac{t \sin{\left(2 t \right)}}{8} - \frac{{\color{red}{\int{\sin{\left(u \right)} d u}}}}{16} = \frac{t \sin{\left(2 t \right)}}{8} - \frac{{\color{red}{\left(- \cos{\left(u \right)}\right)}}}{16}$$

次のことを思い出してください $$$u=2 t$$$:

$$\frac{t \sin{\left(2 t \right)}}{8} + \frac{\cos{\left({\color{red}{u}} \right)}}{16} = \frac{t \sin{\left(2 t \right)}}{8} + \frac{\cos{\left({\color{red}{\left(2 t\right)}} \right)}}{16}$$

したがって、

$$\int{\frac{t \cos{\left(2 t \right)}}{4} d t} = \frac{t \sin{\left(2 t \right)}}{8} + \frac{\cos{\left(2 t \right)}}{16}$$

積分定数を加える:

$$\int{\frac{t \cos{\left(2 t \right)}}{4} d t} = \frac{t \sin{\left(2 t \right)}}{8} + \frac{\cos{\left(2 t \right)}}{16}+C$$

$$$\int \frac{t \cos{\left(2 t \right)}}{4}\, dt = \left(\frac{t \sin{\left(2 t \right)}}{8} + \frac{\cos{\left(2 t \right)}}{16}\right) + C$$$A