Математический анализ Примеры

$\int_{0}^{π} \sin (4 x) d x$

Этап 1

Пусть $u = 4 x$ . Тогда $d u = 4 d x$ , следовательно $\frac{1}{4} d u = d x$ . Перепишем, используя $u$ и $d$ $u$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.1

Пусть $u = 4 x$ . Найдем $\frac{d u}{d x}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.1.1

Дифференцируем $4 x$ .

$\frac{d}{d x} [4 x]$

Этап 1.1.2

Поскольку $4$ является константой относительно $x$ , производная $4 x$ по $x$ равна $4 \frac{d}{d x} [x]$ .

$4 \frac{d}{d x} [x]$

Этап 1.1.3

Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ имеет вид $n x^{n - 1}$ , где $n = 1$ .

$4 \cdot 1$

Этап 1.1.4

Умножим $4$ на $1$ .

$4$

Этап 1.2

Подставим нижнее предельное значение вместо $x$ в $u = 4 x$ .

$u_{lower} = 4 \cdot 0$

Этап 1.3

Умножим $4$ на $0$ .

$u_{lower} = 0$

Этап 1.4

Подставим верхнее предельное значение вместо $x$ в $u = 4 x$ .

$u_{upper} = 4 π$

Этап 1.5

Значения, найденные для $u_{lower}$ и $u_{upper}$ , будут использованы для вычисления данного определенного интеграла.

$u_{lower} = 0$

$u_{upper} = 4 π$

Этап 1.6

Переформулируем задачу, используя $u$ , $d u$ и новые пределы интегрирования.

$\int_{0}^{4 π} \sin (u) \frac{1}{4} d u$

Этап 2

Объединим $\sin (u)$ и $\frac{1}{4}$ .

$\int_{0}^{4 π} \frac{\sin (u)}{4} d u$

Этап 3

Поскольку $\frac{1}{4}$ — константа по отношению к $u$ , вынесем $\frac{1}{4}$ из-под знака интеграла.

$\frac{1}{4} \int_{0}^{4 π} \sin (u) d u$

Этап 4

Интеграл $\sin (u)$ по $u$ имеет вид $- \cos (u)$ .

$\frac{1}{4} - \cos (u)]_{0}^{4 π}$

Этап 5

Найдем значение $- \cos (u)$ в $4 π$ и в $0$ .

$\frac{1}{4} (- \cos (4 π) + \cos (0))$

Этап 6

Точное значение $\cos (0)$ : $1$ .

$\frac{1}{4} (- \cos (4 π) + 1)$

Этап 7

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.1

Удалим число полных оборотов $2 π$ , чтобы угол оказался больше или равен $0$ и меньше $2 π$ .

$\frac{1}{4} (- \cos (0) + 1)$

Этап 7.2

Точное значение $\cos (0)$ : $1$ .

$\frac{1}{4} (- 1 \cdot 1 + 1)$

Этап 7.3

Умножим $- 1$ на $1$ .

$\frac{1}{4} (- 1 + 1)$

Этап 7.4

Добавим $- 1$ и $1$ .

$\frac{1}{4} \cdot 0$

Этап 7.5

Умножим $\frac{1}{4}$ на $0$ .

$0$