Question Number 91961 by jagoll last updated on 04/May/20
$$\int\:\mathrm{cos}\:^{\mathrm{3}} \left(\mathrm{2x}\right)\:\mathrm{sin}\:^{\mathrm{3}} \left(\mathrm{3x}\right)\:\mathrm{dx}\: \\ $$
Commented by mathmax by abdo last updated on 04/May/20
$${cos}\left(\mathrm{2}{x}\right){sin}\left(\mathrm{3}{x}\right)\:={cos}\left(\mathrm{2}{x}\right){cos}\left(\frac{\pi}{\mathrm{2}}−\mathrm{3}{x}\right) \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\left\{{cos}\left(−{x}+\frac{\pi}{\mathrm{2}}\right)+{cos}\left(\mathrm{5}{x}−\frac{\pi}{\mathrm{2}}\right)\right\} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\left\{\:{sinx}\:+{sin}\left(\mathrm{5}{x}\right)\right\}\:\Rightarrow \\ $$$${cos}^{\mathrm{3}} \left(\mathrm{2}{x}\right){sin}^{\mathrm{3}} \left(\mathrm{3}{x}\right)\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}}\left\{{sinx}\:+{sin}\left(\mathrm{5}{x}\right)\right\}^{\mathrm{3}} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}}\left\{\:{sin}^{\mathrm{3}} {x}\:+\mathrm{3}{sin}^{\mathrm{2}} {x}\:{sin}\left(\mathrm{5}{x}\right)+\mathrm{3}{sinxsin}^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{5}{x}\right)\:+{sin}^{\mathrm{3}} \left(\mathrm{5}{x}\right)\right\} \\ $$$${sin}^{\mathrm{3}} {x}\:={sin}^{\mathrm{2}} {x}\:{sinx}\:=\frac{\mathrm{1}−{cos}\left(\mathrm{2}{x}\right)}{\mathrm{2}}{sinx} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{sinx}\:−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:{cos}\left(\mathrm{2}{x}\right){sinx}\:\:{but}\:\:{cos}\left(\mathrm{2}{x}\right){sinx}\:={cos}\left(\mathrm{2}{x}\right){cos}\left(\frac{\pi}{\mathrm{2}}−{x}\right) \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\left\{\:{cos}\left({x}+\frac{\pi}{\mathrm{2}}\right)+{cos}\left(\mathrm{3}{x}−\frac{\pi}{\mathrm{2}}\right)\right\} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\left\{−{sinx}\:+{sin}\left(\mathrm{3}{x}\right)\right\}\:\Rightarrow \\ $$$${sin}^{\mathrm{3}} {x}\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{sin}\left({x}\right)−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\left(−{sinx}\:+{sin}\left(\mathrm{3}{x}\right)\right) \\ $$$$=\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{4}}{sinx}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}{sin}\left(\mathrm{3}{x}\right)\:\Rightarrow \\ $$$$\mathrm{8}{I}\:=\:\int\:\left(\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{4}}{sinx}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}{sin}\left(\mathrm{3}{x}\right)\right){dx}\:+\mathrm{3}\int\:{sin}^{\mathrm{2}} {x}\:{sin}\left(\mathrm{5}{x}\right){dx} \\ $$$$+\mathrm{3}\:\int\:{sinx}\:{sin}^{\mathrm{2}} \mathrm{5}{x}\:\:+\int\:\:\left(\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{4}}{sin}\left(\mathrm{5}{x}\right)\:−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}{sin}\left(\mathrm{15}{x}\right)\right){dx} \\ $$$${also}\:\:{sin}^{\mathrm{2}} {x}\:{sin}\left(\mathrm{5}{x}\right)\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\left(\mathrm{1}−{cos}\left(\mathrm{2}{x}\right)\right){sin}\left(\mathrm{5}{x}\right) \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{sin}\left(\mathrm{5}{x}\right)−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{cos}\left(\mathrm{2}{x}\right){sin}\left(\mathrm{5}{x}\right)\:{but}\: \\ $$$${cos}\left(\mathrm{2}{x}\right){sin}\left(\mathrm{5}{x}\right)\:={cos}\left(\mathrm{2}{x}\right){cos}\left(\frac{\pi}{\mathrm{2}}−\mathrm{5}{x}\right) \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\left({cos}\left(−\mathrm{3}{x}+\frac{\pi}{\mathrm{2}}\right)+{cos}\left(\mathrm{7}{x}−\frac{\pi}{\mathrm{2}}\right)\right) \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\left({sin}\left(\mathrm{3}{x}\right)+{sin}\left(\mathrm{7}{x}\right)\right)\:{now}\:{its}\:{eazy}\:{to}\:{solve}\:{the}\:{integral}… \\ $$$$ \\ $$