$$$\sin{\left(2 x^{2} \right)}$$$ 的積分

此計算器將求出 $$$\sin{\left(2 x^{2} \right)}$$$ 的不定積分(原函數),並顯示步驟。

相關計算器: 定積分與廣義積分計算器

請不要使用任何微分符號,例如 $$$dx$$$$$$dy$$$ 等。
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$$$\int \sin{\left(2 x^{2} \right)}\, dx$$$

解答

$$$u=\sqrt{2} x$$$

$$$du=\left(\sqrt{2} x\right)^{\prime }dx = \sqrt{2} dx$$$ (步驟見»),並可得 $$$dx = \frac{\sqrt{2} du}{2}$$$

該積分變為

$${\color{red}{\int{\sin{\left(2 x^{2} \right)} d x}}} = {\color{red}{\int{\frac{\sqrt{2} \sin{\left(u^{2} \right)}}{2} d u}}}$$

套用常數倍法則 $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$,使用 $$$c=\frac{\sqrt{2}}{2}$$$$$$f{\left(u \right)} = \sin{\left(u^{2} \right)}$$$

$${\color{red}{\int{\frac{\sqrt{2} \sin{\left(u^{2} \right)}}{2} d u}}} = {\color{red}{\left(\frac{\sqrt{2} \int{\sin{\left(u^{2} \right)} d u}}{2}\right)}}$$

此積分(菲涅耳正弦積分)不存在閉式表示:

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

回顧一下 $$$u=\sqrt{2} x$$$

$$\frac{\sqrt{\pi} S\left(\frac{\sqrt{2} {\color{red}{u}}}{\sqrt{\pi}}\right)}{2} = \frac{\sqrt{\pi} S\left(\frac{\sqrt{2} {\color{red}{\sqrt{2} x}}}{\sqrt{\pi}}\right)}{2}$$

因此,

$$\int{\sin{\left(2 x^{2} \right)} d x} = \frac{\sqrt{\pi} S\left(\frac{2 x}{\sqrt{\pi}}\right)}{2}$$

加上積分常數:

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

答案

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


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