Математический анализ Примеры

$\int \sin^{4} (x) \cos^{3} (x) d x$

Этап 1

Вынесем $\cos^{2} (x)$ за скобки.

$\int \sin^{4} (x) (\cos^{2} (x) \cos (x)) d x$

Этап 2

Используя формулы Пифагора, запишем $\cos^{2} (x)$ в виде $1 - \sin^{2} (x)$ .

$\int \sin^{4} (x) ((1 - \sin^{2} (x)) \cos (x)) d x$

Этап 3

Пусть $u = \sin (x)$ . Тогда $d u = \cos (x) d x$ , следовательно $\frac{1}{\cos (x)} d u = d x$ . Перепишем, используя $u$ и $d$ $u$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.1

Пусть $u = \sin (x)$ . Найдем $\frac{d u}{d x}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.1.1

Дифференцируем $\sin (x)$ .

$\frac{d}{d x} [\sin (x)]$

Этап 3.1.2

Производная $\sin (x)$ по $x$ равна $\cos (x)$ .

$\cos (x)$

Этап 3.2

Переформулируем задачу с помощью $u$ и $d u$ .

$\int u^{4} (1 - u^{2}) d u$

Этап 4

Умножим $u^{4} (1 - u^{2})$ .

$\int u^{4} \cdot 1 + u^{4} (- u^{2}) d u$

Этап 5

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1

Умножим $u^{4}$ на $1$ .

$\int u^{4} + u^{4} (- u^{2}) d u$

Этап 5.2

Умножим $u^{4}$ на $u^{2}$ , сложив экспоненты.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.2.1

Перенесем $u^{2}$ .

$\int u^{4} + u^{2} u^{4} \cdot - 1 d u$

Этап 5.2.2

Применим правило степени $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ для объединения показателей.

$\int u^{4} + u^{2 + 4} \cdot - 1 d u$

Этап 5.2.3

Добавим $2$ и $4$ .

$\int u^{4} + u^{6} \cdot - 1 d u$

Этап 5.3

Перенесем $- 1$ влево от $u^{6}$ .

$\int u^{4} - 1 \cdot u^{6} d u$

Этап 5.4

Перепишем $- 1 u^{6}$ в виде $- u^{6}$ .

$\int u^{4} - u^{6} d u$

Этап 6

Разделим данный интеграл на несколько интегралов.

$\int u^{4} d u + \int - u^{6} d u$

Этап 7

По правилу степени интеграл $u^{4}$ по $u$ имеет вид $\frac{1}{5} u^{5}$ .

$\frac{1}{5} u^{5} + C + \int - u^{6} d u$

Этап 8

Поскольку $- 1$ — константа по отношению к $u$ , вынесем $- 1$ из-под знака интеграла.

$\frac{1}{5} u^{5} + C - \int u^{6} d u$

Этап 9

По правилу степени интеграл $u^{6}$ по $u$ имеет вид $\frac{1}{7} u^{7}$ .

$\frac{1}{5} u^{5} + C - (\frac{1}{7} u^{7} + C)$

Этап 10

Упростим.

$\frac{1}{5} u^{5} - \frac{1}{7} u^{7} + C$

Этап 11

Заменим все вхождения $u$ на $\sin (x)$ .

$\frac{1}{5} \sin^{5} (x) - \frac{1}{7} \sin^{7} (x) + C$