$$$\sin^{6}{\left(x \right)}$$$の積分

この計算機は、手順を示しながら$$$\sin^{6}{\left(x \right)}$$$の不定積分(原始関数)を求めます。

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。

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入力内容

$$$\int \sin^{6}{\left(x \right)}\, dx$$$ を求めよ。

解答

冪低減公式 $$$\sin^{6}{\left(\alpha \right)} = - \frac{15 \cos{\left(2 \alpha \right)}}{32} + \frac{3 \cos{\left(4 \alpha \right)}}{16} - \frac{\cos{\left(6 \alpha \right)}}{32} + \frac{5}{16}$$$$$$\alpha=x$$$ に適用する:

$${\color{red}{\int{\sin^{6}{\left(x \right)} d x}}} = {\color{red}{\int{\left(- \frac{15 \cos{\left(2 x \right)}}{32} + \frac{3 \cos{\left(4 x \right)}}{16} - \frac{\cos{\left(6 x \right)}}{32} + \frac{5}{16}\right)d x}}}$$

定数倍の法則 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ を、$$$c=\frac{1}{32}$$$$$$f{\left(x \right)} = - 15 \cos{\left(2 x \right)} + 6 \cos{\left(4 x \right)} - \cos{\left(6 x \right)} + 10$$$ に対して適用する:

$${\color{red}{\int{\left(- \frac{15 \cos{\left(2 x \right)}}{32} + \frac{3 \cos{\left(4 x \right)}}{16} - \frac{\cos{\left(6 x \right)}}{32} + \frac{5}{16}\right)d x}}} = {\color{red}{\left(\frac{\int{\left(- 15 \cos{\left(2 x \right)} + 6 \cos{\left(4 x \right)} - \cos{\left(6 x \right)} + 10\right)d x}}{32}\right)}}$$

項別に積分せよ:

$$\frac{{\color{red}{\int{\left(- 15 \cos{\left(2 x \right)} + 6 \cos{\left(4 x \right)} - \cos{\left(6 x \right)} + 10\right)d x}}}}{32} = \frac{{\color{red}{\left(\int{10 d x} - \int{15 \cos{\left(2 x \right)} d x} + \int{6 \cos{\left(4 x \right)} d x} - \int{\cos{\left(6 x \right)} d x}\right)}}}{32}$$

$$$c=10$$$ に対して定数則 $$$\int c\, dx = c x$$$ を適用する:

$$- \frac{\int{15 \cos{\left(2 x \right)} d x}}{32} + \frac{\int{6 \cos{\left(4 x \right)} d x}}{32} - \frac{\int{\cos{\left(6 x \right)} d x}}{32} + \frac{{\color{red}{\int{10 d x}}}}{32} = - \frac{\int{15 \cos{\left(2 x \right)} d x}}{32} + \frac{\int{6 \cos{\left(4 x \right)} d x}}{32} - \frac{\int{\cos{\left(6 x \right)} d x}}{32} + \frac{{\color{red}{\left(10 x\right)}}}{32}$$

$$$u=6 x$$$ とする。

すると $$$du=\left(6 x\right)^{\prime }dx = 6 dx$$$(手順は»で確認できます)、$$$dx = \frac{du}{6}$$$ となります。

したがって、

$$\frac{5 x}{16} - \frac{\int{15 \cos{\left(2 x \right)} d x}}{32} + \frac{\int{6 \cos{\left(4 x \right)} d x}}{32} - \frac{{\color{red}{\int{\cos{\left(6 x \right)} d x}}}}{32} = \frac{5 x}{16} - \frac{\int{15 \cos{\left(2 x \right)} d x}}{32} + \frac{\int{6 \cos{\left(4 x \right)} d x}}{32} - \frac{{\color{red}{\int{\frac{\cos{\left(u \right)}}{6} d u}}}}{32}$$

定数倍の法則 $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ を、$$$c=\frac{1}{6}$$$$$$f{\left(u \right)} = \cos{\left(u \right)}$$$ に対して適用する:

$$\frac{5 x}{16} - \frac{\int{15 \cos{\left(2 x \right)} d x}}{32} + \frac{\int{6 \cos{\left(4 x \right)} d x}}{32} - \frac{{\color{red}{\int{\frac{\cos{\left(u \right)}}{6} d u}}}}{32} = \frac{5 x}{16} - \frac{\int{15 \cos{\left(2 x \right)} d x}}{32} + \frac{\int{6 \cos{\left(4 x \right)} d x}}{32} - \frac{{\color{red}{\left(\frac{\int{\cos{\left(u \right)} d u}}{6}\right)}}}{32}$$

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

$$\frac{5 x}{16} - \frac{\int{15 \cos{\left(2 x \right)} d x}}{32} + \frac{\int{6 \cos{\left(4 x \right)} d x}}{32} - \frac{{\color{red}{\int{\cos{\left(u \right)} d u}}}}{192} = \frac{5 x}{16} - \frac{\int{15 \cos{\left(2 x \right)} d x}}{32} + \frac{\int{6 \cos{\left(4 x \right)} d x}}{32} - \frac{{\color{red}{\sin{\left(u \right)}}}}{192}$$

次のことを思い出してください $$$u=6 x$$$:

$$\frac{5 x}{16} - \frac{\int{15 \cos{\left(2 x \right)} d x}}{32} + \frac{\int{6 \cos{\left(4 x \right)} d x}}{32} - \frac{\sin{\left({\color{red}{u}} \right)}}{192} = \frac{5 x}{16} - \frac{\int{15 \cos{\left(2 x \right)} d x}}{32} + \frac{\int{6 \cos{\left(4 x \right)} d x}}{32} - \frac{\sin{\left({\color{red}{\left(6 x\right)}} \right)}}{192}$$

定数倍の法則 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ を、$$$c=15$$$$$$f{\left(x \right)} = \cos{\left(2 x \right)}$$$ に対して適用する:

$$\frac{5 x}{16} - \frac{\sin{\left(6 x \right)}}{192} + \frac{\int{6 \cos{\left(4 x \right)} d x}}{32} - \frac{{\color{red}{\int{15 \cos{\left(2 x \right)} d x}}}}{32} = \frac{5 x}{16} - \frac{\sin{\left(6 x \right)}}{192} + \frac{\int{6 \cos{\left(4 x \right)} d x}}{32} - \frac{{\color{red}{\left(15 \int{\cos{\left(2 x \right)} d x}\right)}}}{32}$$

$$$u=2 x$$$ とする。

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

積分は次のようになります

$$\frac{5 x}{16} - \frac{\sin{\left(6 x \right)}}{192} + \frac{\int{6 \cos{\left(4 x \right)} d x}}{32} - \frac{15 {\color{red}{\int{\cos{\left(2 x \right)} d x}}}}{32} = \frac{5 x}{16} - \frac{\sin{\left(6 x \right)}}{192} + \frac{\int{6 \cos{\left(4 x \right)} d x}}{32} - \frac{15 {\color{red}{\int{\frac{\cos{\left(u \right)}}{2} d u}}}}{32}$$

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

$$\frac{5 x}{16} - \frac{\sin{\left(6 x \right)}}{192} + \frac{\int{6 \cos{\left(4 x \right)} d x}}{32} - \frac{15 {\color{red}{\int{\frac{\cos{\left(u \right)}}{2} d u}}}}{32} = \frac{5 x}{16} - \frac{\sin{\left(6 x \right)}}{192} + \frac{\int{6 \cos{\left(4 x \right)} d x}}{32} - \frac{15 {\color{red}{\left(\frac{\int{\cos{\left(u \right)} d u}}{2}\right)}}}{32}$$

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

$$\frac{5 x}{16} - \frac{\sin{\left(6 x \right)}}{192} + \frac{\int{6 \cos{\left(4 x \right)} d x}}{32} - \frac{15 {\color{red}{\int{\cos{\left(u \right)} d u}}}}{64} = \frac{5 x}{16} - \frac{\sin{\left(6 x \right)}}{192} + \frac{\int{6 \cos{\left(4 x \right)} d x}}{32} - \frac{15 {\color{red}{\sin{\left(u \right)}}}}{64}$$

次のことを思い出してください $$$u=2 x$$$:

$$\frac{5 x}{16} - \frac{\sin{\left(6 x \right)}}{192} + \frac{\int{6 \cos{\left(4 x \right)} d x}}{32} - \frac{15 \sin{\left({\color{red}{u}} \right)}}{64} = \frac{5 x}{16} - \frac{\sin{\left(6 x \right)}}{192} + \frac{\int{6 \cos{\left(4 x \right)} d x}}{32} - \frac{15 \sin{\left({\color{red}{\left(2 x\right)}} \right)}}{64}$$

定数倍の法則 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ を、$$$c=6$$$$$$f{\left(x \right)} = \cos{\left(4 x \right)}$$$ に対して適用する:

$$\frac{5 x}{16} - \frac{15 \sin{\left(2 x \right)}}{64} - \frac{\sin{\left(6 x \right)}}{192} + \frac{{\color{red}{\int{6 \cos{\left(4 x \right)} d x}}}}{32} = \frac{5 x}{16} - \frac{15 \sin{\left(2 x \right)}}{64} - \frac{\sin{\left(6 x \right)}}{192} + \frac{{\color{red}{\left(6 \int{\cos{\left(4 x \right)} d x}\right)}}}{32}$$

$$$u=4 x$$$ とする。

すると $$$du=\left(4 x\right)^{\prime }dx = 4 dx$$$(手順は»で確認できます)、$$$dx = \frac{du}{4}$$$ となります。

したがって、

$$\frac{5 x}{16} - \frac{15 \sin{\left(2 x \right)}}{64} - \frac{\sin{\left(6 x \right)}}{192} + \frac{3 {\color{red}{\int{\cos{\left(4 x \right)} d x}}}}{16} = \frac{5 x}{16} - \frac{15 \sin{\left(2 x \right)}}{64} - \frac{\sin{\left(6 x \right)}}{192} + \frac{3 {\color{red}{\int{\frac{\cos{\left(u \right)}}{4} d u}}}}{16}$$

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

$$\frac{5 x}{16} - \frac{15 \sin{\left(2 x \right)}}{64} - \frac{\sin{\left(6 x \right)}}{192} + \frac{3 {\color{red}{\int{\frac{\cos{\left(u \right)}}{4} d u}}}}{16} = \frac{5 x}{16} - \frac{15 \sin{\left(2 x \right)}}{64} - \frac{\sin{\left(6 x \right)}}{192} + \frac{3 {\color{red}{\left(\frac{\int{\cos{\left(u \right)} d u}}{4}\right)}}}{16}$$

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

$$\frac{5 x}{16} - \frac{15 \sin{\left(2 x \right)}}{64} - \frac{\sin{\left(6 x \right)}}{192} + \frac{3 {\color{red}{\int{\cos{\left(u \right)} d u}}}}{64} = \frac{5 x}{16} - \frac{15 \sin{\left(2 x \right)}}{64} - \frac{\sin{\left(6 x \right)}}{192} + \frac{3 {\color{red}{\sin{\left(u \right)}}}}{64}$$

次のことを思い出してください $$$u=4 x$$$:

$$\frac{5 x}{16} - \frac{15 \sin{\left(2 x \right)}}{64} - \frac{\sin{\left(6 x \right)}}{192} + \frac{3 \sin{\left({\color{red}{u}} \right)}}{64} = \frac{5 x}{16} - \frac{15 \sin{\left(2 x \right)}}{64} - \frac{\sin{\left(6 x \right)}}{192} + \frac{3 \sin{\left({\color{red}{\left(4 x\right)}} \right)}}{64}$$

したがって、

$$\int{\sin^{6}{\left(x \right)} d x} = \frac{5 x}{16} - \frac{15 \sin{\left(2 x \right)}}{64} + \frac{3 \sin{\left(4 x \right)}}{64} - \frac{\sin{\left(6 x \right)}}{192}$$

簡単化せよ:

$$\int{\sin^{6}{\left(x \right)} d x} = \frac{60 x - 45 \sin{\left(2 x \right)} + 9 \sin{\left(4 x \right)} - \sin{\left(6 x \right)}}{192}$$

積分定数を加える:

$$\int{\sin^{6}{\left(x \right)} d x} = \frac{60 x - 45 \sin{\left(2 x \right)} + 9 \sin{\left(4 x \right)} - \sin{\left(6 x \right)}}{192}+C$$

解答

$$$\int \sin^{6}{\left(x \right)}\, dx = \frac{60 x - 45 \sin{\left(2 x \right)} + 9 \sin{\left(4 x \right)} - \sin{\left(6 x \right)}}{192} + C$$$A


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