Neha Patil (Editor)

List of integrals of trigonometric functions

Updated on
Edit
Like
Comment
Share on FacebookTweet on TwitterShare on LinkedInShare on Reddit
List of integrals of trigonometric functions

The following is a list of integrals (antiderivative functions) of trigonometric functions. For antiderivatives involving both exponential and trigonometric functions, see List of integrals of exponential functions. For a complete list of antiderivative functions, see Lists of integrals. For the special antiderivatives involving trigonometric functions, see Trigonometric integral.

Contents

Generally, if the function sin ⁡ ( x ) is any trigonometric function, and cos ⁡ ( x ) is its derivative,

∫ a cos ⁡ n x d x = a n sin ⁡ n x + C

In all formulas the constant a is assumed to be nonzero, and C denotes the constant of integration.

Integrands involving only sine

∫ sin ⁡ a x d x = − 1 a cos ⁡ a x + C ∫ sin 2 ⁡ a x d x = x 2 − 1 4 a sin ⁡ 2 a x + C = x 2 − 1 2 a sin ⁡ a x cos ⁡ a x + C ∫ sin 3 ⁡ a x d x = cos ⁡ 3 a x 12 a − 3 cos ⁡ a x 4 a + C ∫ x sin 2 ⁡ a x d x = x 2 4 − x 4 a sin ⁡ 2 a x − 1 8 a 2 cos ⁡ 2 a x + C ∫ x 2 sin 2 ⁡ a x d x = x 3 6 − ( x 2 4 a − 1 8 a 3 ) sin ⁡ 2 a x − x 4 a 2 cos ⁡ 2 a x + C ∫ sin ⁡ b 1 x sin ⁡ b 2 x d x = sin ⁡ ( ( b 2 − b 1 ) x ) 2 ( b 2 − b 1 ) − sin ⁡ ( ( b 1 + b 2 ) x ) 2 ( b 1 + b 2 ) + C (for  | b 1 | ≠ | b 2 | ) ∫ sin n ⁡ a x d x = − sin n − 1 ⁡ a x cos ⁡ a x n a + n − 1 n ∫ sin n − 2 ⁡ a x d x (for  n > 0 ) ∫ d x sin ⁡ a x = − 1 a ln ⁡ | csc ⁡ a x + cot ⁡ a x | + C ∫ d x sin n ⁡ a x = cos ⁡ a x a ( 1 − n ) sin n − 1 ⁡ a x + n − 2 n − 1 ∫ d x sin n − 2 ⁡ a x (for  n > 1 ) ∫ x sin ⁡ a x d x = sin ⁡ a x a 2 − x cos ⁡ a x a + C ∫ x n sin ⁡ a x d x = − x n a cos ⁡ a x + n a ∫ x n − 1 cos ⁡ a x d x = ∑ k = 0 2 k ≤ n ( − 1 ) k + 1 x n − 2 k a 1 + 2 k n ! ( n − 2 k ) ! cos ⁡ a x + ∑ k = 0 2 k + 1 ≤ n ( − 1 ) k x n − 1 − 2 k a 2 + 2 k n ! ( n − 2 k − 1 ) ! sin ⁡ a x (for  n > 0 ) ∫ sin ⁡ a x x d x = ∑ n = 0 ∞ ( − 1 ) n ( a x ) 2 n + 1 ( 2 n + 1 ) ⋅ ( 2 n + 1 ) ! + C ∫ sin ⁡ a x x n d x = − sin ⁡ a x ( n − 1 ) x n − 1 + a n − 1 ∫ cos ⁡ a x x n − 1 d x ∫ d x 1 ± sin ⁡ a x = 1 a tan ⁡ ( a x 2 ∓ π 4 ) + C ∫ x d x 1 + sin ⁡ a x = x a tan ⁡ ( a x 2 − π 4 ) + 2 a 2 ln ⁡ | cos ⁡ ( a x 2 − π 4 ) | + C ∫ x d x 1 − sin ⁡ a x = x a cot ⁡ ( π 4 − a x 2 ) + 2 a 2 ln ⁡ | sin ⁡ ( π 4 − a x 2 ) | + C ∫ sin ⁡ a x d x 1 ± sin ⁡ a x = ± x + 1 a tan ⁡ ( π 4 ∓ a x 2 ) + C

Integrands involving only cosine

∫ cos ⁡ a x d x = 1 a sin ⁡ a x + C ∫ cos 2 ⁡ a x d x = x 2 + 1 4 a sin ⁡ 2 a x + C = x 2 + 1 2 a sin ⁡ a x cos ⁡ a x + C ∫ cos n ⁡ a x d x = cos n − 1 ⁡ a x sin ⁡ a x n a + n − 1 n ∫ cos n − 2 ⁡ a x d x (for  n > 0 ) ∫ x cos ⁡ a x d x = cos ⁡ a x a 2 + x sin ⁡ a x a + C ∫ x 2 cos 2 ⁡ a x d x = x 3 6 + ( x 2 4 a − 1 8 a 3 ) sin ⁡ 2 a x + x 4 a 2 cos ⁡ 2 a x + C ∫ x n cos ⁡ a x d x = x n sin ⁡ a x a − n a ∫ x n − 1 sin ⁡ a x d x = ∑ k = 0 2 k + 1 ≤ n ( − 1 ) k x n − 2 k − 1 a 2 + 2 k n ! ( n − 2 k − 1 ) ! cos ⁡ a x + ∑ k = 0 2 k ≤ n ( − 1 ) k x n − 2 k a 1 + 2 k n ! ( n − 2 k ) ! sin ⁡ a x ∫ cos ⁡ a x x d x = ln ⁡ | a x | + ∑ k = 1 ∞ ( − 1 ) k ( a x ) 2 k 2 k ⋅ ( 2 k ) ! + C ∫ cos ⁡ a x x n d x = − cos ⁡ a x ( n − 1 ) x n − 1 − a n − 1 ∫ sin ⁡ a x x n − 1 d x (for  n ≠ 1 ) ∫ d x cos ⁡ a x = 1 a ln ⁡ | tan ⁡ ( a x 2 + π 4 ) | + C ∫ d x cos n ⁡ a x = sin ⁡ a x a ( n − 1 ) cos n − 1 ⁡ a x + n − 2 n − 1 ∫ d x cos n − 2 ⁡ a x (for  n > 1 ) ∫ d x 1 + cos ⁡ a x = 1 a tan ⁡ a x 2 + C ∫ d x 1 − cos ⁡ a x = − 1 a cot ⁡ a x 2 + C ∫ x d x 1 + cos ⁡ a x = x a tan ⁡ a x 2 + 2 a 2 ln ⁡ | cos ⁡ a x 2 | + C ∫ x d x 1 − cos ⁡ a x = − x a cot ⁡ a x 2 + 2 a 2 ln ⁡ | sin ⁡ a x 2 | + C ∫ cos ⁡ a x d x 1 + cos ⁡ a x = x − 1 a tan ⁡ a x 2 + C ∫ cos ⁡ a x d x 1 − cos ⁡ a x = − x − 1 a cot ⁡ a x 2 + C ∫ cos ⁡ a 1 x cos ⁡ a 2 x d x = sin ⁡ ( ( a 2 − a 1 ) x ) 2 ( a 2 − a 1 ) + sin ⁡ ( ( a 2 + a 1 ) x ) 2 ( a 2 + a 1 ) + C (for  | a 1 | ≠ | a 2 | )

Integrands involving only tangent

∫ tan ⁡ a x d x = − 1 a ln ⁡ | cos ⁡ a x | + C = 1 a ln ⁡ | sec ⁡ a x | + C ∫ tan 2 ⁡ x d x = tan ⁡ x − x + C ∫ tan n ⁡ a x d x = 1 a ( n − 1 ) tan n − 1 ⁡ a x − ∫ tan n − 2 ⁡ a x d x (for  n ≠ 1 ) ∫ d x q tan ⁡ a x + p = 1 p 2 + q 2 ( p x + q a ln ⁡ | q sin ⁡ a x + p cos ⁡ a x | ) + C (for  p 2 + q 2 ≠ 0 ) ∫ d x tan ⁡ a x + 1 = x 2 + 1 2 a ln ⁡ | sin ⁡ a x + cos ⁡ a x | + C ∫ d x tan ⁡ a x − 1 = − x 2 + 1 2 a ln ⁡ | sin ⁡ a x − cos ⁡ a x | + C ∫ tan ⁡ a x d x tan ⁡ a x + 1 = x 2 − 1 2 a ln ⁡ | sin ⁡ a x + cos ⁡ a x | + C ∫ tan ⁡ a x d x tan ⁡ a x − 1 = x 2 + 1 2 a ln ⁡ | sin ⁡ a x − cos ⁡ a x | + C

Integrands involving only secant

See Integral of the secant function. ∫ sec ⁡ a x d x = 1 a ln ⁡ | sec ⁡ a x + tan ⁡ a x | + C ∫ sec 2 ⁡ x d x = tan ⁡ x + C ∫ sec 3 ⁡ x d x = 1 2 sec ⁡ x tan ⁡ x + 1 2 ln ⁡ | sec ⁡ x + tan ⁡ x | + C . ∫ sec n ⁡ a x d x = sec n − 2 ⁡ a x tan ⁡ a x a ( n − 1 ) + n − 2 n − 1 ∫ sec n − 2 ⁡ a x d x  (for  n ≠ 1 ) ∫ d x sec ⁡ x + 1 = x − tan ⁡ x 2 + C ∫ d x sec ⁡ x − 1 = − x − cot ⁡ x 2 + C

Integrands involving only cosecant

∫ csc ⁡ a x d x = − 1 a ln ⁡ | csc ⁡ a x + cot ⁡ a x | + C ∫ csc 2 ⁡ x d x = − cot ⁡ x + C ∫ csc 3 ⁡ x d x = − 1 2 csc ⁡ x cot ⁡ x − 1 2 ln ⁡ | csc ⁡ x + cot ⁡ x | + C . ∫ csc n ⁡ a x d x = − csc n − 2 ⁡ a x cot ⁡ a x a ( n − 1 ) + n − 2 n − 1 ∫ csc n − 2 ⁡ a x d x  (for  n ≠ 1 ) ∫ d x csc ⁡ x + 1 = x − 2 cot ⁡ x 2 + 1 + C ∫ d x csc ⁡ x − 1 = − x + 2 cot ⁡ x 2 − 1 + C

Integrands involving only cotangent

∫ cot ⁡ a x d x = 1 a ln ⁡ | sin ⁡ a x | + C ∫ cot n ⁡ a x d x = − 1 a ( n − 1 ) cot n − 1 ⁡ a x − ∫ cot n − 2 ⁡ a x d x (for  n ≠ 1 ) ∫ d x 1 + cot ⁡ a x = ∫ tan ⁡ a x d x tan ⁡ a x + 1 ∫ d x 1 − cot ⁡ a x = ∫ tan ⁡ a x d x tan ⁡ a x − 1

Integrands involving both sine and cosine

∫ d x cos ⁡ a x ± sin ⁡ a x = 1 a 2 ln ⁡ | tan ⁡ ( a x 2 ± π 8 ) | + C ∫ d x ( cos ⁡ a x ± sin ⁡ a x ) 2 = 1 2 a tan ⁡ ( a x ∓ π 4 ) + C ∫ d x ( cos ⁡ x + sin ⁡ x ) n = 1 n − 1 ( sin ⁡ x − cos ⁡ x ( cos ⁡ x + sin ⁡ x ) n − 1 − 2 ( n − 2 ) ∫ d x ( cos ⁡ x + sin ⁡ x ) n − 2 ) ∫ cos ⁡ a x d x cos ⁡ a x + sin ⁡ a x = x 2 + 1 2 a ln ⁡ | sin ⁡ a x + cos ⁡ a x | + C ∫ cos ⁡ a x d x cos ⁡ a x − sin ⁡ a x = x 2 − 1 2 a ln ⁡ | sin ⁡ a x − cos ⁡ a x | + C ∫ sin ⁡ a x d x cos ⁡ a x + sin ⁡ a x = x 2 − 1 2 a ln ⁡ | sin ⁡ a x + cos ⁡ a x | + C ∫ sin ⁡ a x d x cos ⁡ a x − sin ⁡ a x = − x 2 − 1 2 a ln ⁡ | sin ⁡ a x − cos ⁡ a x | + C ∫ cos ⁡ a x d x sin ⁡ a x ( 1 + cos ⁡ a x ) = − 1 4 a tan 2 ⁡ a x 2 + 1 2 a ln ⁡ | tan ⁡ a x 2 | + C ∫ cos ⁡ a x d x sin ⁡ a x ( 1 − cos ⁡ a x ) = − 1 4 a cot 2 ⁡ a x 2 − 1 2 a ln ⁡ | tan ⁡ a x 2 | + C ∫ sin ⁡ a x d x cos ⁡ a x ( 1 + sin ⁡ a x ) = 1 4 a cot 2 ⁡ ( a x 2 + π 4 ) + 1 2 a ln ⁡ | tan ⁡ ( a x 2 + π 4 ) | + C ∫ sin ⁡ a x d x cos ⁡ a x ( 1 − sin ⁡ a x ) = 1 4 a tan 2 ⁡ ( a x 2 + π 4 ) − 1 2 a ln ⁡ | tan ⁡ ( a x 2 + π 4 ) | + C ∫ sin ⁡ a x cos ⁡ a x d x = 1 2 a sin 2 ⁡ a x + C ∫ sin ⁡ a 1 x cos ⁡ a 2 x d x = − cos ⁡ ( ( a 1 − a 2 ) x ) 2 ( a 1 − a 2 ) − cos ⁡ ( ( a 1 + a 2 ) x ) 2 ( a 1 + a 2 ) + C (for  | a 1 | ≠ | a 2 | ) ∫ sin n ⁡ a x cos ⁡ a x d x = 1 a ( n + 1 ) sin n + 1 ⁡ a x + C (for  n ≠ − 1 ) ∫ sin ⁡ a x cos n ⁡ a x d x = − 1 a ( n + 1 ) cos n + 1 ⁡ a x + C (for  n ≠ − 1 ) ∫ sin n ⁡ a x cos m ⁡ a x d x = − sin n − 1 ⁡ a x cos m + 1 ⁡ a x a ( n + m ) + n − 1 n + m ∫ sin n − 2 ⁡ a x cos m ⁡ a x d x (for  m , n > 0 ) also: ∫ sin n ⁡ a x cos m ⁡ a x d x = sin n + 1 ⁡ a x cos m − 1 ⁡ a x a ( n + m ) + m − 1 n + m ∫ sin n ⁡ a x cos m − 2 ⁡ a x d x (for  m , n > 0 ) ∫ d x sin ⁡ a x cos ⁡ a x = 1 a ln ⁡ | tan ⁡ a x | + C ∫ d x sin ⁡ a x cos n ⁡ a x = 1 a ( n − 1 ) cos n − 1 ⁡ a x + ∫ d x sin ⁡ a x cos n − 2 ⁡ a x (for  n ≠ 1 ) ∫ d x sin n ⁡ a x cos ⁡ a x = − 1 a ( n − 1 ) sin n − 1 ⁡ a x + ∫ d x sin n − 2 ⁡ a x cos ⁡ a x (for  n ≠ 1 ) ∫ sin ⁡ a x d x cos n ⁡ a x = 1 a ( n − 1 ) cos n − 1 ⁡ a x + C (for  n ≠ 1 ) ∫ sin 2 ⁡ a x d x cos ⁡ a x = − 1 a sin ⁡ a x + 1 a ln ⁡ | tan ⁡ ( π 4 + a x 2 ) | + C ∫ sin 2 ⁡ a x d x cos n ⁡ a x = sin ⁡ a x a ( n − 1 ) cos n − 1 ⁡ a x − 1 n − 1 ∫ d x cos n − 2 ⁡ a x (for  n ≠ 1 ) ∫ sin n ⁡ a x d x cos ⁡ a x = − sin n − 1 ⁡ a x a ( n − 1 ) + ∫ sin n − 2 ⁡ a x d x cos ⁡ a x (for  n ≠ 1 ) ∫ sin n ⁡ a x d x cos m ⁡ a x = sin n + 1 ⁡ a x a ( m − 1 ) cos m − 1 ⁡ a x − n − m + 2 m − 1 ∫ sin n ⁡ a x d x cos m − 2 ⁡ a x (for  m ≠ 1 ) also: ∫ sin n ⁡ a x d x cos m ⁡ a x = − sin n − 1 ⁡ a x a ( n − m ) cos m − 1 ⁡ a x + n − 1 n − m ∫ sin n − 2 ⁡ a x d x cos m ⁡ a x (for  m ≠ n ) also: ∫ sin n ⁡ a x d x cos m ⁡ a x = sin n − 1 ⁡ a x a ( m − 1 ) cos m − 1 ⁡ a x − n − 1 m − 1 ∫ sin n − 2 ⁡ a x d x cos m − 2 ⁡ a x (for  m ≠ 1 ) ∫ cos ⁡ a x d x sin n ⁡ a x = − 1 a ( n − 1 ) sin n − 1 ⁡ a x + C (for  n ≠ 1 ) ∫ cos 2 ⁡ a x d x sin ⁡ a x = 1 a ( cos ⁡ a x + ln ⁡ | tan ⁡ a x 2 | ) + C ∫ cos 2 ⁡ a x d x sin n ⁡ a x = − 1 n − 1 ( cos ⁡ a x a sin n − 1 ⁡ a x + ∫ d x sin n − 2 ⁡ a x ) (for  n ≠ 1 ) ∫ cos n ⁡ a x d x sin m ⁡ a x = − cos n + 1 ⁡ a x a ( m − 1 ) sin m − 1 ⁡ a x − n − m + 2 m − 1 ∫ cos n ⁡ a x d x sin m − 2 ⁡ a x (for  m ≠ 1 ) also: ∫ cos n ⁡ a x d x sin m ⁡ a x = cos n − 1 ⁡ a x a ( n − m ) sin m − 1 ⁡ a x + n − 1 n − m ∫ cos n − 2 ⁡ a x d x sin m ⁡ a x (for  m ≠ n ) also: ∫ cos n ⁡ a x d x sin m ⁡ a x = − cos n − 1 ⁡ a x a ( m − 1 ) sin m − 1 ⁡ a x − n − 1 m − 1 ∫ cos n − 2 ⁡ a x d x sin m − 2 ⁡ a x (for  m ≠ 1 )

Integrands involving both sine and tangent

∫ sin ⁡ a x tan ⁡ a x d x = 1 a ( ln ⁡ | sec ⁡ a x + tan ⁡ a x | − sin ⁡ a x ) + C ∫ tan n ⁡ a x d x sin 2 ⁡ a x = 1 a ( n − 1 ) tan n − 1 ⁡ ( a x ) + C (for  n ≠ 1 )

Integrand involving both cosine and tangent

∫ tan n ⁡ a x d x cos 2 ⁡ a x = 1 a ( n + 1 ) tan n + 1 ⁡ a x + C (for  n ≠ − 1 )

Integrand involving both sine and cotangent

∫ cot n ⁡ a x d x sin 2 ⁡ a x = − 1 a ( n + 1 ) cot n + 1 ⁡ a x + C (for  n ≠ − 1 )

Integrand involving both cosine and cotangent

∫ cot n ⁡ a x d x cos 2 ⁡ a x = 1 a ( 1 − n ) tan 1 − n ⁡ a x + C (for  n ≠ 1 )

Integrand involving both secant and tangent

∫ sec ⁡ x tan ⁡ x d x = sec ⁡ x + C

Integrand involving with cosecant and cotangent

∫ csc ⁡ x cot ⁡ x d x = − csc ⁡ x + C

Integrals in a quarter period

∫ 0 π 2 sin n ⁡ x d x = ∫ 0 π 2 cos n ⁡ x d x = { n − 1 n ⋅ n − 3 n − 2 ⋯ 3 4 ⋅ 1 2 ⋅ π 2 , if  n  is even n − 1 n ⋅ n − 3 n − 2 ⋯ 4 5 ⋅ 2 3 , if  n  is odd and more than 1 1 , if  n = 1

Integrals with symmetric limits

∫ − c c sin ⁡ x d x = 0 ∫ − c c cos ⁡ x d x = 2 ∫ 0 c cos ⁡ x d x = 2 ∫ − c 0 cos ⁡ x d x = 2 sin ⁡ c ∫ − c c tan ⁡ x d x = 0 ∫ − a 2 a 2 x 2 cos 2 ⁡ n π x a d x = a 3 ( n 2 π 2 − 6 ) 24 n 2 π 2 (for  n = 1 , 3 , 5... ) ∫ − a 2 a 2 x 2 sin 2 ⁡ n π x a d x = a 3 ( n 2 π 2 − 6 ( − 1 ) n ) 24 n 2 π 2 = a 3 24 ( 1 − 6 ( − 1 ) n n 2 π 2 ) (for  n = 1 , 2 , 3 , . . . )

Integral over a full circle

∫ 0 2 π sin 2 m + 1 ⁡ x cos 2 n + 1 ⁡ x d x = 0 { n , m } ∈ Z

References

List of integrals of trigonometric functions Wikipedia


Similar Topics
×