与えられた積分 $\int 5\cos^2 t \sin t \, dt$ を計算します。

解析学積分置換積分三角関数
2025/6/26

1. 問題の内容

与えられた積分
5cos2tsintdt\int 5\cos^2 t \sin t \, dt
を計算します。

2. 解き方の手順

この積分を解くには、置換積分法を用います。
u=costu = \cos t と置くと、
dudt=sint\frac{du}{dt} = -\sin t
したがって、
du=sintdtdu = -\sin t \, dt
du=sintdt-\,du = \sin t \, dt
これを用いて積分を書き換えると、
5cos2tsintdt=5u2(du)=5u2du\int 5\cos^2 t \sin t \, dt = \int 5u^2 (-du) = -5\int u^2 \, du
u2u^2 の積分は、
u2du=u33+C\int u^2 \, du = \frac{u^3}{3} + C
したがって、
5u2du=5u33+C=53u3+C-5\int u^2 \, du = -5 \cdot \frac{u^3}{3} + C = -\frac{5}{3} u^3 + C
最後に、uucost\cos t に戻すと、
53u3+C=53cos3t+C-\frac{5}{3} u^3 + C = -\frac{5}{3} \cos^3 t + C

3. 最終的な答え

5cos2tsintdt=53cos3t+C\int 5\cos^2 t \sin t \, dt = -\frac{5}{3} \cos^3 t + C

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