$$$4 \sin{\left(x \right)} \cos{\left(\frac{x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)}$$$의 적분

$$$\int 4 \sin{\left(x \right)} \cos{\left(\frac{x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)}\, dx$$$을(를) 구하시오.

공식 $$$\sin\left(\alpha \right)\cos\left(\beta \right)=\frac{1}{2} \sin\left(\alpha-\beta \right)+\frac{1}{2} \sin\left(\alpha+\beta \right)$$$에 $$$\alpha=x$$$와 $$$\beta=\frac{x}{2}$$$를 대입하여 $$$\sin\left(x \right)\cos\left(\frac{x}{2} \right)$$$을(를) 다시 쓰십시오.:

$${\color{red}{\int{4 \sin{\left(x \right)} \cos{\left(\frac{x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} d x}}} = {\color{red}{\int{4 \left(\frac{\sin{\left(\frac{x}{2} \right)}}{2} + \frac{\sin{\left(\frac{3 x}{2} \right)}}{2}\right) \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} d x}}}$$

식을 전개하시오:

$${\color{red}{\int{4 \left(\frac{\sin{\left(\frac{x}{2} \right)}}{2} + \frac{\sin{\left(\frac{3 x}{2} \right)}}{2}\right) \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} d x}}} = {\color{red}{\int{\left(2 \sin{\left(\frac{x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} + 2 \sin{\left(\frac{3 x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)}\right)d x}}}$$

상수배 법칙 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$을 $$$c=\frac{1}{2}$$$와 $$$f{\left(x \right)} = 4 \sin{\left(\frac{x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} + 4 \sin{\left(\frac{3 x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)}$$$에 적용하세요:

$${\color{red}{\int{\left(2 \sin{\left(\frac{x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} + 2 \sin{\left(\frac{3 x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)}\right)d x}}} = {\color{red}{\left(\frac{\int{\left(4 \sin{\left(\frac{x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} + 4 \sin{\left(\frac{3 x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)}\right)d x}}{2}\right)}}$$

각 항별로 적분하십시오:

$$\frac{{\color{red}{\int{\left(4 \sin{\left(\frac{x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} + 4 \sin{\left(\frac{3 x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)}\right)d x}}}}{2} = \frac{{\color{red}{\left(\int{4 \sin{\left(\frac{x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} d x} + \int{4 \sin{\left(\frac{3 x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} d x}\right)}}}{2}$$

공식 $$$\sin\left(\alpha \right)\cos\left(\beta \right)=\frac{1}{2} \sin\left(\alpha-\beta \right)+\frac{1}{2} \sin\left(\alpha+\beta \right)$$$에 $$$\alpha=\frac{x}{2}$$$와 $$$\beta=\frac{3 x}{2}$$$를 대입하여 $$$\sin\left(\frac{x}{2} \right)\cos\left(\frac{3 x}{2} \right)$$$을(를) 다시 쓰십시오.:

$$\frac{\int{4 \sin{\left(\frac{3 x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} d x}}{2} + \frac{{\color{red}{\int{4 \sin{\left(\frac{x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} d x}}}}{2} = \frac{\int{4 \sin{\left(\frac{3 x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} d x}}{2} + \frac{{\color{red}{\int{\left(- 2 \sin{\left(x \right)} + 2 \sin{\left(2 x \right)}\right)d x}}}}{2}$$

상수배 법칙 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$을 $$$c=\frac{1}{2}$$$와 $$$f{\left(x \right)} = - 4 \sin{\left(x \right)} + 4 \sin{\left(2 x \right)}$$$에 적용하세요:

$$\frac{\int{4 \sin{\left(\frac{3 x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} d x}}{2} + \frac{{\color{red}{\int{\left(- 2 \sin{\left(x \right)} + 2 \sin{\left(2 x \right)}\right)d x}}}}{2} = \frac{\int{4 \sin{\left(\frac{3 x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} d x}}{2} + \frac{{\color{red}{\left(\frac{\int{\left(- 4 \sin{\left(x \right)} + 4 \sin{\left(2 x \right)}\right)d x}}{2}\right)}}}{2}$$

각 항별로 적분하십시오:

$$\frac{\int{4 \sin{\left(\frac{3 x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} d x}}{2} + \frac{{\color{red}{\int{\left(- 4 \sin{\left(x \right)} + 4 \sin{\left(2 x \right)}\right)d x}}}}{4} = \frac{\int{4 \sin{\left(\frac{3 x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} d x}}{2} + \frac{{\color{red}{\left(- \int{4 \sin{\left(x \right)} d x} + \int{4 \sin{\left(2 x \right)} d x}\right)}}}{4}$$

상수배 법칙 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$을 $$$c=4$$$와 $$$f{\left(x \right)} = \sin{\left(x \right)}$$$에 적용하세요:

$$\frac{\int{4 \sin{\left(\frac{3 x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} d x}}{2} + \frac{\int{4 \sin{\left(2 x \right)} d x}}{4} - \frac{{\color{red}{\int{4 \sin{\left(x \right)} d x}}}}{4} = \frac{\int{4 \sin{\left(\frac{3 x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} d x}}{2} + \frac{\int{4 \sin{\left(2 x \right)} d x}}{4} - \frac{{\color{red}{\left(4 \int{\sin{\left(x \right)} d x}\right)}}}{4}$$

사인 함수의 적분은 $$$\int{\sin{\left(x \right)} d x} = - \cos{\left(x \right)}$$$:

$$\frac{\int{4 \sin{\left(\frac{3 x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} d x}}{2} + \frac{\int{4 \sin{\left(2 x \right)} d x}}{4} - {\color{red}{\int{\sin{\left(x \right)} d x}}} = \frac{\int{4 \sin{\left(\frac{3 x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} d x}}{2} + \frac{\int{4 \sin{\left(2 x \right)} d x}}{4} - {\color{red}{\left(- \cos{\left(x \right)}\right)}}$$

상수배 법칙 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$을 $$$c=4$$$와 $$$f{\left(x \right)} = \sin{\left(2 x \right)}$$$에 적용하세요:

$$\cos{\left(x \right)} + \frac{\int{4 \sin{\left(\frac{3 x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} d x}}{2} + \frac{{\color{red}{\int{4 \sin{\left(2 x \right)} d x}}}}{4} = \cos{\left(x \right)} + \frac{\int{4 \sin{\left(\frac{3 x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} d x}}{2} + \frac{{\color{red}{\left(4 \int{\sin{\left(2 x \right)} d x}\right)}}}{4}$$

$$$u=2 x$$$라 하자.

그러면 $$$du=\left(2 x\right)^{\prime }dx = 2 dx$$$ (단계는 »에서 볼 수 있습니다), 그리고 $$$dx = \frac{du}{2}$$$임을 얻습니다.

따라서,

$$\cos{\left(x \right)} + \frac{\int{4 \sin{\left(\frac{3 x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} d x}}{2} + {\color{red}{\int{\sin{\left(2 x \right)} d x}}} = \cos{\left(x \right)} + \frac{\int{4 \sin{\left(\frac{3 x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} d x}}{2} + {\color{red}{\int{\frac{\sin{\left(u \right)}}{2} d u}}}$$

상수배 법칙 $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$을 $$$c=\frac{1}{2}$$$와 $$$f{\left(u \right)} = \sin{\left(u \right)}$$$에 적용하세요:

$$\cos{\left(x \right)} + \frac{\int{4 \sin{\left(\frac{3 x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} d x}}{2} + {\color{red}{\int{\frac{\sin{\left(u \right)}}{2} d u}}} = \cos{\left(x \right)} + \frac{\int{4 \sin{\left(\frac{3 x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} d x}}{2} + {\color{red}{\left(\frac{\int{\sin{\left(u \right)} d u}}{2}\right)}}$$

사인 함수의 적분은 $$$\int{\sin{\left(u \right)} d u} = - \cos{\left(u \right)}$$$:

$$\cos{\left(x \right)} + \frac{\int{4 \sin{\left(\frac{3 x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} d x}}{2} + \frac{{\color{red}{\int{\sin{\left(u \right)} d u}}}}{2} = \cos{\left(x \right)} + \frac{\int{4 \sin{\left(\frac{3 x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} d x}}{2} + \frac{{\color{red}{\left(- \cos{\left(u \right)}\right)}}}{2}$$

다음 $$$u=2 x$$$을 기억하라:

$$\cos{\left(x \right)} + \frac{\int{4 \sin{\left(\frac{3 x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} d x}}{2} - \frac{\cos{\left({\color{red}{u}} \right)}}{2} = \cos{\left(x \right)} + \frac{\int{4 \sin{\left(\frac{3 x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} d x}}{2} - \frac{\cos{\left({\color{red}{\left(2 x\right)}} \right)}}{2}$$

상수배 법칙 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$을 $$$c=4$$$와 $$$f{\left(x \right)} = \sin{\left(\frac{3 x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)}$$$에 적용하세요:

$$\cos{\left(x \right)} - \frac{\cos{\left(2 x \right)}}{2} + \frac{{\color{red}{\int{4 \sin{\left(\frac{3 x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} d x}}}}{2} = \cos{\left(x \right)} - \frac{\cos{\left(2 x \right)}}{2} + \frac{{\color{red}{\left(4 \int{\sin{\left(\frac{3 x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} d x}\right)}}}{2}$$

$$$u=\sin{\left(\frac{3 x}{2} \right)}$$$라 하자.

그러면 $$$du=\left(\sin{\left(\frac{3 x}{2} \right)}\right)^{\prime }dx = \frac{3 \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)}}{2} dx$$$ (단계는 »에서 볼 수 있습니다), 그리고 $$$\cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} dx = \frac{2 du}{3}$$$임을 얻습니다.

따라서,

$$\cos{\left(x \right)} - \frac{\cos{\left(2 x \right)}}{2} + 2 {\color{red}{\int{\sin{\left(\frac{3 x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} d x}}} = \cos{\left(x \right)} - \frac{\cos{\left(2 x \right)}}{2} + 2 {\color{red}{\int{\frac{2 u}{3} d u}}}$$

상수배 법칙 $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$을 $$$c=\frac{2}{3}$$$와 $$$f{\left(u \right)} = u$$$에 적용하세요:

$$\cos{\left(x \right)} - \frac{\cos{\left(2 x \right)}}{2} + 2 {\color{red}{\int{\frac{2 u}{3} d u}}} = \cos{\left(x \right)} - \frac{\cos{\left(2 x \right)}}{2} + 2 {\color{red}{\left(\frac{2 \int{u d u}}{3}\right)}}$$

멱법칙($$$\int u^{n}\, du = \frac{u^{n + 1}}{n + 1}$$$ $$$\left(n \neq -1 \right)$$$)을 $$$n=1$$$에 적용합니다:

$$\cos{\left(x \right)} - \frac{\cos{\left(2 x \right)}}{2} + \frac{4 {\color{red}{\int{u d u}}}}{3}=\cos{\left(x \right)} - \frac{\cos{\left(2 x \right)}}{2} + \frac{4 {\color{red}{\frac{u^{1 + 1}}{1 + 1}}}}{3}=\cos{\left(x \right)} - \frac{\cos{\left(2 x \right)}}{2} + \frac{4 {\color{red}{\left(\frac{u^{2}}{2}\right)}}}{3}$$

다음 $$$u=\sin{\left(\frac{3 x}{2} \right)}$$$을 기억하라:

$$\cos{\left(x \right)} - \frac{\cos{\left(2 x \right)}}{2} + \frac{2 {\color{red}{u}}^{2}}{3} = \cos{\left(x \right)} - \frac{\cos{\left(2 x \right)}}{2} + \frac{2 {\color{red}{\sin{\left(\frac{3 x}{2} \right)}}}^{2}}{3}$$

따라서,

$$\int{4 \sin{\left(x \right)} \cos{\left(\frac{x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} d x} = \frac{2 \sin^{2}{\left(\frac{3 x}{2} \right)}}{3} + \cos{\left(x \right)} - \frac{\cos{\left(2 x \right)}}{2}$$

간단히 하시오:

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

적분 상수를 추가하고(식에서 상수항을 제거하십시오):

$$\int{4 \sin{\left(x \right)} \cos{\left(\frac{x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)} d x} = - \cos^{2}{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)} - \frac{\cos{\left(3 x \right)}}{3}+C$$

$$$\int 4 \sin{\left(x \right)} \cos{\left(\frac{x}{2} \right)} \cos{\left(\frac{3 x}{2} \right)}\, dx = \left(- \cos^{2}{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)} - \frac{\cos{\left(3 x \right)}}{3}\right) + C$$$A