-- Mathlib/Analysis/SpecialFunctions/Integrals.lean
theorem integral_sin_pow_aux :
    (∫ x in a..b, sin x ^ (n + 2)) =
      (sin a ^ (n + 1) * cos a - sin b ^ (n + 1) * cos b + (↑n + 1) * ∫ x in a..b, sin x ^ n) -
        (↑n + 1) * ∫ x in a..b, sin x ^ (n + 2)

Proof state:
a b : ℝ
n : ℕ
C : ℝ := sin a ^ (n + 1) * cos a - sin b ^ (n + 1) * cos b
h : ∀ (α β γ : ℝ), β * α * γ * α = β * (α * α * γ)
hu : ∀ x ∈ [[a, b]], HasDerivAt (fun y => sin y ^ (n + 1)) (↑(n + 1) * cos x * sin x ^ n) x
hv : ∀ x ∈ [[a, b]], HasDerivAt (-cos) (sin x) x
⊢ ∫ (x : ℝ) in a..b, sin x ^ (n + 2) =
    (sin a ^ (n + 1) * cos a - sin b ^ (n + 1) * cos b + (↑n + 1) * ∫ (x : ℝ) in a..b, sin x ^ n) -
      (↑n + 1) * ∫ (x : ℝ) in a..b, sin x ^ (n + 2)

Tactic:
have H := integral_mul_deriv_eq_deriv_mul hu hv ?_ ?_

Result:
case refine_3
a b : ℝ
n : ℕ
C : ℝ := sin a ^ (n + 1) * cos a - sin b ^ (n + 1) * cos b
h : ∀ (α β γ : ℝ), β * α * γ * α = β * (α * α * γ)
hu : ∀ x ∈ [[a, b]], HasDerivAt (fun y => sin y ^ (n + 1)) (↑(n + 1) * cos x * sin x ^ n) x
hv : ∀ x ∈ [[a, b]], HasDerivAt (-cos) (sin x) x
H :
  ∫ (x : ℝ) in a..b, sin x ^ (n + 1) * sin x =
    sin b ^ (n + 1) * (-cos) b - sin a ^ (n + 1) * (-cos) a - ∫ (x : ℝ) in a..b, ↑(n + 1) * cos x * sin x ^ n * (-cos) x
⊢ ∫ (x : ℝ) in a..b, sin x ^ (n + 2) =
    (sin a ^ (n + 1) * cos a - sin b ^ (n + 1) * cos b + (↑n + 1) * ∫ (x : ℝ) in a..b, sin x ^ n) -
      (↑n + 1) * ∫ (x : ℝ) in a..b, sin x ^ (n + 2)

case refine_1
a b : ℝ
n : ℕ
C : ℝ := sin a ^ (n + 1) * cos a - sin b ^ (n + 1) * cos b
h : ∀ (α β γ : ℝ), β * α * γ * α = β * (α * α * γ)
hu : ∀ x ∈ [[a, b]], HasDerivAt (fun y => sin y ^ (n + 1)) (↑(n + 1) * cos x * sin x ^ n) x
hv : ∀ x ∈ [[a, b]], HasDerivAt (-cos) (sin x) x
⊢ IntervalIntegrable (fun x => ↑(n + 1) * cos x * sin x ^ n) MeasureTheory.volume a b

case refine_2
a b : ℝ
n : ℕ
C : ℝ := sin a ^ (n + 1) * cos a - sin b ^ (n + 1) * cos b
h : ∀ (α β γ : ℝ), β * α * γ * α = β * (α * α * γ)
hu : ∀ x ∈ [[a, b]], HasDerivAt (fun y => sin y ^ (n + 1)) (↑(n + 1) * cos x * sin x ^ n) x
hv : ∀ x ∈ [[a, b]], HasDerivAt (-cos) (sin x) x
⊢ IntervalIntegrable sin MeasureTheory.volume a b

Proof state:
a b : ℝ
n : ℕ
C : ℝ := sin a ^ (n + 1) * cos a - sin b ^ (n + 1) * cos b
h : ∀ (α β γ : ℝ), β * α * γ * α = β * (α * α * γ)
hu : ∀ x ∈ [[a, b]], HasDerivAt (fun y => sin y ^ (n + 1)) (↑(n + 1) * cos x * sin x ^ n) x
⊢ ∫ (x : ℝ) in a..b, sin x ^ (n + 2) =
    (sin a ^ (n + 1) * cos a - sin b ^ (n + 1) * cos b + (↑n + 1) * ∫ (x : ℝ) in a..b, sin x ^ n) -
      (↑n + 1) * ∫ (x : ℝ) in a..b, sin x ^ (n + 2)

Tactic:
have hv : ∀ x ∈ [[a, b]], HasDerivAt (-cos) (sin x) x := fun x _ => by
  simpa only [neg_neg] using (hasDerivAt_cos x).neg

Result:
a b : ℝ
n : ℕ
C : ℝ := sin a ^ (n + 1) * cos a - sin b ^ (n + 1) * cos b
h : ∀ (α β γ : ℝ), β * α * γ * α = β * (α * α * γ)
hu : ∀ x ∈ [[a, b]], HasDerivAt (fun y => sin y ^ (n + 1)) (↑(n + 1) * cos x * sin x ^ n) x
hv : ∀ x ∈ [[a, b]], HasDerivAt (-cos) (sin x) x
⊢ ∫ (x : ℝ) in a..b, sin x ^ (n + 2) =
    (sin a ^ (n + 1) * cos a - sin b ^ (n + 1) * cos b + (↑n + 1) * ∫ (x : ℝ) in a..b, sin x ^ n) -
      (↑n + 1) * ∫ (x : ℝ) in a..b, sin x ^ (n + 2)

Proof state:
case refine_1
a b : ℝ
n : ℕ
C : ℝ := sin a ^ (n + 1) * cos a - sin b ^ (n + 1) * cos b
h : ∀ (α β γ : ℝ), β * α * γ * α = β * (α * α * γ)
hu : ∀ x ∈ [[a, b]], HasDerivAt (fun y => sin y ^ (n + 1)) (↑(n + 1) * cos x * sin x ^ n) x
hv : ∀ x ∈ [[a, b]], HasDerivAt (-cos) (sin x) x
⊢ IntervalIntegrable (fun x => ↑(n + 1) * cos x * sin x ^ n) MeasureTheory.volume a b

case refine_2
a b : ℝ
n : ℕ
C : ℝ := sin a ^ (n + 1) * cos a - sin b ^ (n + 1) * cos b
h : ∀ (α β γ : ℝ), β * α * γ * α = β * (α * α * γ)
hu : ∀ x ∈ [[a, b]], HasDerivAt (fun y => sin y ^ (n + 1)) (↑(n + 1) * cos x * sin x ^ n) x
hv : ∀ x ∈ [[a, b]], HasDerivAt (-cos) (sin x) x
⊢ IntervalIntegrable sin MeasureTheory.volume a b

Tactic:
all_goals apply Continuous.intervalIntegrable; fun_prop

Result:
no goals

Proof state:
a b : ℝ
n : ℕ
C : ℝ := sin a ^ (n + 1) * cos a - sin b ^ (n + 1) * cos b
h : ∀ (α β γ : ℝ), β * α * γ * α = β * (α * α * γ)
hu : ∀ x ∈ [[a, b]], HasDerivAt (fun y => sin y ^ (n + 1)) (↑(n + 1) * cos x * sin x ^ n) x
hv : ∀ x ∈ [[a, b]], HasDerivAt (-cos) (sin x) x
H :
  ∫ (x : ℝ) in a..b, sin x ^ (n + 1) * sin x =
    sin b ^ (n + 1) * (-cos) b - sin a ^ (n + 1) * (-cos) a - ∫ (x : ℝ) in a..b, ↑(n + 1) * cos x * sin x ^ n * (-cos) x
⊢ ∫ (x : ℝ) in a..b, sin x ^ (n + 2) = ∫ (x : ℝ) in a..b, sin x ^ (n + 1) * sin x

Tactic:
simp only [_root_.pow_succ]

Result:
no goals

Proof state:
a b : ℝ
n : ℕ
⊢ ∫ (x : ℝ) in a..b, sin x ^ (n + 2) =
    (sin a ^ (n + 1) * cos a - sin b ^ (n + 1) * cos b + (↑n + 1) * ∫ (x : ℝ) in a..b, sin x ^ n) -
      (↑n + 1) * ∫ (x : ℝ) in a..b, sin x ^ (n + 2)

Tactic:
let C := sin a ^ (n + 1) * cos a - sin b ^ (n + 1) * cos b

Result:
a b : ℝ
n : ℕ
C : ℝ := sin a ^ (n + 1) * cos a - sin b ^ (n + 1) * cos b
⊢ ∫ (x : ℝ) in a..b, sin x ^ (n + 2) =
    (sin a ^ (n + 1) * cos a - sin b ^ (n + 1) * cos b + (↑n + 1) * ∫ (x : ℝ) in a..b, sin x ^ n) -
      (↑n + 1) * ∫ (x : ℝ) in a..b, sin x ^ (n + 2)

Proof state:
a b : ℝ
n : ℕ
C : ℝ := sin a ^ (n + 1) * cos a - sin b ^ (n + 1) * cos b
h : ∀ (α β γ : ℝ), β * α * γ * α = β * (α * α * γ)
x : ℝ
x✝ : x ∈ [[a, b]]
⊢ HasDerivAt (fun y => sin y ^ (n + 1)) (↑(n + 1) * cos x * sin x ^ n) x

Tactic:
simpa only [mul_right_comm] using (hasDerivAt_sin x).pow (n + 1)

Result:
no goals

Proof state:
a b : ℝ
n : ℕ
C : ℝ := sin a ^ (n + 1) * cos a - sin b ^ (n + 1) * cos b
h : ∀ (α β γ : ℝ), β * α * γ * α = β * (α * α * γ)
hu : ∀ x ∈ [[a, b]], HasDerivAt (fun y => sin y ^ (n + 1)) (↑(n + 1) * cos x * sin x ^ n) x
hv : ∀ x ∈ [[a, b]], HasDerivAt (-cos) (sin x) x
H :
  ∫ (x : ℝ) in a..b, sin x ^ (n + 1) * sin x =
    sin b ^ (n + 1) * (-cos) b - sin a ^ (n + 1) * (-cos) a - ∫ (x : ℝ) in a..b, ↑(n + 1) * cos x * sin x ^ n * (-cos) x
⊢ ∫ (x : ℝ) in a..b, sin x ^ (n + 1) * sin x = C + (↑n + 1) * ∫ (x : ℝ) in a..b, cos x ^ 2 * sin x ^ n

Tactic:
simp [H, h, sq]

Result:
a b : ℝ
n : ℕ
C : ℝ := sin a ^ (n + 1) * cos a - sin b ^ (n + 1) * cos b
h : ∀ (α β γ : ℝ), β * α * γ * α = β * (α * α * γ)
hu : ∀ x ∈ [[a, b]], HasDerivAt (fun y => sin y ^ (n + 1)) (↑(n + 1) * cos x * sin x ^ n) x
hv : ∀ x ∈ [[a, b]], HasDerivAt (-cos) (sin x) x
H :
  ∫ (x : ℝ) in a..b, sin x ^ (n + 1) * sin x =
    sin b ^ (n + 1) * (-cos) b - sin a ^ (n + 1) * (-cos) a - ∫ (x : ℝ) in a..b, ↑(n + 1) * cos x * sin x ^ n * (-cos) x
⊢ -(sin b ^ (n + 1) * cos b) + sin a ^ (n + 1) * cos a = C