Математический анализ Примеры

$\int_{0}^{\frac{π}{3}} 4 \sin (3 x) d x$

Этап 1

Поскольку $4$ — константа по отношению к $x$ , вынесем $4$ из-под знака интеграла.

$4 \int_{0}^{\frac{π}{3}} \sin (3 x) d x$

Этап 2

Пусть $u = 3 x$ . Тогда $d u = 3 d x$ , следовательно $\frac{1}{3} d u = d x$ . Перепишем, используя $u$ и $d$ $u$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.1

Пусть $u = 3 x$ . Найдем $\frac{d u}{d x}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.1.1

Дифференцируем $3 x$ .

$\frac{d}{d x} [3 x]$

Этап 2.1.2

Поскольку $3$ является константой относительно $x$ , производная $3 x$ по $x$ равна $3 \frac{d}{d x} [x]$ .

$3 \frac{d}{d x} [x]$

Этап 2.1.3

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

$3 \cdot 1$

Этап 2.1.4

Умножим $3$ на $1$ .

$3$

Этап 2.2

Подставим нижнее предельное значение вместо $x$ в $u = 3 x$ .

$u_{lower} = 3 \cdot 0$

Этап 2.3

Умножим $3$ на $0$ .

$u_{lower} = 0$

Этап 2.4

Подставим верхнее предельное значение вместо $x$ в $u = 3 x$ .

$u_{upper} = 3 \frac{π}{3}$

Этап 2.5

Сократим общий множитель $3$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.5.1

Сократим общий множитель.

$u_{upper} = 3 \frac{π}{3}$

Этап 2.5.2

Перепишем это выражение.

$u_{upper} = π$

Этап 2.6

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

$u_{lower} = 0$

$u_{upper} = π$

Этап 2.7

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

$4 \int_{0}^{π} \sin (u) \frac{1}{3} d u$

Этап 3

Объединим $\sin (u)$ и $\frac{1}{3}$ .

$4 \int_{0}^{π} \frac{\sin (u)}{3} d u$

Этап 4

Поскольку $\frac{1}{3}$ — константа по отношению к $u$ , вынесем $\frac{1}{3}$ из-под знака интеграла.

$4 (\frac{1}{3} \int_{0}^{π} \sin (u) d u)$

Этап 5

Объединим $\frac{1}{3}$ и $4$ .

$\frac{4}{3} \int_{0}^{π} \sin (u) d u$

Этап 6

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

$\frac{4}{3} - \cos (u)]_{0}^{π}$

Этап 7

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

$\frac{4}{3} (- \cos (π) + \cos (0))$

Этап 8

Точное значение $\cos (0)$ : $1$ .

$\frac{4}{3} (- \cos (π) + 1)$

Этап 9

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 9.1

Применим угол приведения, найдя угол с эквивалентными тригонометрическими значениями в первом квадранте. Добавим минус к выражению, так как косинус отрицательный во втором квадранте.

$\frac{4}{3} (- - \cos (0) + 1)$

Этап 9.2

Точное значение $\cos (0)$ : $1$ .

$\frac{4}{3} (- (- 1 \cdot 1) + 1)$

Этап 9.3

Умножим $- 1$ на $1$ .

$\frac{4}{3} (- - 1 + 1)$

Этап 9.4

Умножим $- 1$ на $- 1$ .

$\frac{4}{3} (1 + 1)$

Этап 9.5

Добавим $1$ и $1$ .

$\frac{4}{3} \cdot 2$

Этап 9.6

Умножим $\frac{4}{3} \cdot 2$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 9.6.1

Объединим $\frac{4}{3}$ и $2$ .

$\frac{4 \cdot 2}{3}$

Этап 9.6.2

Умножим $4$ на $2$ .

$\frac{8}{3}$

Этап 10

Результат можно представить в различном виде.

Точная форма:

$\frac{8}{3}$

Десятичная форма:

$2.\overline{6}$

Форма смешанных чисел:

$2 \frac{2}{3}$