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積分 (sinx)^3

sin3xdxsin3xdx

高次の三角関数の積分になるので,積分の計算手順より,三角関数の1次化のための公式を用いて
次数を下げて積分が可能な形にもっていく.

sin3xdxsin3xdx=3sinxsin3x4dx=3sinxsin3x4dx

=34sinxdx14sin3xdx=34sinxdx14sin3xdx

=34cosx+112cos3x+C=34cosx+112cos3x+C  CC は積分定数)

次に角の統一を図る.

34cosx+112cos3x+C34cosx+112cos3x+C=34cosx=34cosx+112(cos2xcosxsin2xsinx)+C+112(cos2xcosxsin2xsinx)+C

=34cosx=34cosx+112{(cos2xsin2x)cosx2sinxcosxsinx}+C+112{(cos2xsin2x)cosx2sinxcosxsinx}+C

=34cosx=34cosx+112(cos3x3sin2xcosx)+C+112(cos3x3sin2xcosx)+C

=34cosx=34cosx+112{cos3x3(1cos2x)cosx}+C+112{cos3x3(1cos2x)cosx}+C

=34cosx+112(4cos3x3cosx)+C=34cosx+112(4cos3x3cosx)+C

=cosx+13cos3x+C=cosx+13cos3x+C

置換積分で解く方法もある.

sin3xdx=(1cos2x)sinxdxsin3xdx=(1cos2x)sinxdx

となるので,cosx=tcosx=t  とおくと,dtdx=sinxsinxdx=dtdtdx=sinxsinxdx=dt となる.よって

(1cos2x)sinxdx(1cos2x)sinxdx=(1+t2)dt=(1+t2)dt

=t+13t3+C=t+13t3+C

=cosx+13cos3x+C=cosx+13cos3x+C  CC は積分定数)

となり,同じ結果が得られる.

 

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最終更新日:2023年1月30日

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