Analysis Beispiele

$\int e^{- 2 x} \sin (2 x) d x$

Schritt 1

Stelle $e^{- 2 x}$ und $\sin (2 x)$ um.

$\int \sin (2 x) e^{- 2 x} d x$

Schritt 2

Integriere partiell durch Anwendung der Formel $\int u d v = u v - \int v d u$ , mit $u = \sin (2 x)$ und $d v = e^{- 2 x}$ .

$\sin (2 x) (- \frac{1}{2} e^{- 2 x}) - \int - \frac{1}{2} e^{- 2 x} (2 \cos (2 x)) d x$

Schritt 3

Da $- \frac{1}{2} \cdot 2$ konstant bezüglich $x$ ist, ziehe $- \frac{1}{2} \cdot 2$ aus dem Integral.

$\sin (2 x) (- \frac{1}{2} e^{- 2 x}) - (- \frac{1}{2} \cdot 2 \int e^{- 2 x} (\cos (2 x)) d x)$

Schritt 4

Kombiniere Brüche.

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Schritt 4.1

Kombiniere $e^{- 2 x}$ und $\frac{1}{2}$ .

$\sin (2 x) (- \frac{e^{- 2 x}}{2}) - (- \frac{1}{2} \cdot 2 \int e^{- 2 x} (\cos (2 x)) d x)$

Schritt 4.2

Kombiniere $\sin (2 x)$ und $\frac{e^{- 2 x}}{2}$ .

$- \frac{\sin (2 x) e^{- 2 x}}{2} - (- \frac{1}{2} \cdot 2 \int e^{- 2 x} (\cos (2 x)) d x)$

Schritt 4.3

Mutltipliziere $2$ mit $- 1$ .

$- \frac{\sin (2 x) e^{- 2 x}}{2} - (- 2 (\frac{1}{2}) \int e^{- 2 x} (\cos (2 x)) d x)$

Schritt 4.4

Kombiniere $- 2$ und $\frac{1}{2}$ .

$- \frac{\sin (2 x) e^{- 2 x}}{2} - (\frac{- 2}{2} \int e^{- 2 x} (\cos (2 x)) d x)$

Schritt 4.5

Stelle $e^{- 2 x}$ und $\cos (2 x)$ um.

$- \frac{\sin (2 x) e^{- 2 x}}{2} - (\frac{- 2}{2} \int \cos (2 x) e^{- 2 x} d x)$

Schritt 5

Integriere partiell durch Anwendung der Formel $\int u d v = u v - \int v d u$ , mit $u = \cos (2 x)$ und $d v = e^{- 2 x}$ .

$- \frac{\sin (2 x) e^{- 2 x}}{2} - (\frac{- 2}{2} (\cos (2 x) (- \frac{1}{2} e^{- 2 x}) - \int - \frac{1}{2} e^{- 2 x} (- 2 \sin (2 x)) d x))$

Schritt 6

Da $- \frac{1}{2} \cdot - 2$ konstant bezüglich $x$ ist, ziehe $- \frac{1}{2} \cdot - 2$ aus dem Integral.

$- \frac{\sin (2 x) e^{- 2 x}}{2} - (\frac{- 2}{2} (\cos (2 x) (- \frac{1}{2} e^{- 2 x}) - (- \frac{1}{2} \cdot - 2 \int e^{- 2 x} (\sin (2 x)) d x)))$

Schritt 7

Vereinfache Terme.

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Schritt 7.1

Kombiniere $e^{- 2 x}$ und $\frac{1}{2}$ .

$- \frac{\sin (2 x) e^{- 2 x}}{2} - (\frac{- 2}{2} (\cos (2 x) (- \frac{e^{- 2 x}}{2}) - (- \frac{1}{2} \cdot - 2 \int e^{- 2 x} (\sin (2 x)) d x)))$

Schritt 7.2

Kombiniere $\cos (2 x)$ und $\frac{e^{- 2 x}}{2}$ .

$- \frac{\sin (2 x) e^{- 2 x}}{2} - (\frac{- 2}{2} (- \frac{\cos (2 x) e^{- 2 x}}{2} - (- \frac{1}{2} \cdot - 2 \int e^{- 2 x} (\sin (2 x)) d x)))$

Schritt 7.3

Mutltipliziere $- 2$ mit $- 1$ .

$- \frac{\sin (2 x) e^{- 2 x}}{2} - (\frac{- 2}{2} (- \frac{\cos (2 x) e^{- 2 x}}{2} - (2 (\frac{1}{2}) \int e^{- 2 x} (\sin (2 x)) d x)))$

Schritt 7.4

Kombiniere $2$ und $\frac{1}{2}$ .

$- \frac{\sin (2 x) e^{- 2 x}}{2} - (\frac{- 2}{2} (- \frac{\cos (2 x) e^{- 2 x}}{2} - (\frac{2}{2} \int e^{- 2 x} (\sin (2 x)) d x)))$

Schritt 7.5

Wende das Distributivgesetz an.

$- \frac{\sin (2 x) e^{- 2 x}}{2} - \frac{- 2}{2} (- \frac{\cos (2 x) e^{- 2 x}}{2}) - \frac{- 2}{2} (- (\frac{2}{2} \int e^{- 2 x} (\sin (2 x)) d x))$

Schritt 7.6

Multipliziere.

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Schritt 7.6.1

Mutltipliziere $- 1$ mit $- 1$ .

$- \frac{\sin (2 x) e^{- 2 x}}{2} + 1 (\frac{- 2}{2}) \frac{\cos (2 x) e^{- 2 x}}{2} - \frac{- 2}{2} (- (\frac{2}{2} \int e^{- 2 x} (\sin (2 x)) d x))$

Schritt 7.6.2

Mutltipliziere $\frac{- 2}{2}$ mit $1$ .

$- \frac{\sin (2 x) e^{- 2 x}}{2} + \frac{- 2}{2} \cdot \frac{\cos (2 x) e^{- 2 x}}{2} - \frac{- 2}{2} (- (\frac{2}{2} \int e^{- 2 x} (\sin (2 x)) d x))$

Schritt 7.7

Mutltipliziere $\frac{- 2}{2}$ mit $\frac{\cos (2 x) e^{- 2 x}}{2}$ .

$- \frac{\sin (2 x) e^{- 2 x}}{2} + \frac{- 2 (\cos (2 x) e^{- 2 x})}{2 \cdot 2} - \frac{- 2}{2} (- (\frac{2}{2} \int e^{- 2 x} (\sin (2 x)) d x))$

Schritt 7.8

Multipliziere.

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Schritt 7.8.1

Mutltipliziere $2$ mit $2$ .

$- \frac{\sin (2 x) e^{- 2 x}}{2} + \frac{- 2 (\cos (2 x) e^{- 2 x})}{4} - \frac{- 2}{2} (- (\frac{2}{2} \int e^{- 2 x} (\sin (2 x)) d x))$

Schritt 7.8.2

Mutltipliziere $- 1$ mit $- 1$ .

$- \frac{\sin (2 x) e^{- 2 x}}{2} + \frac{- 2 (\cos (2 x) e^{- 2 x})}{4} + 1 (\frac{- 2}{2}) (\frac{2}{2} \int e^{- 2 x} (\sin (2 x)) d x)$

Schritt 7.8.3

Mutltipliziere $\frac{- 2}{2}$ mit $1$ .

$- \frac{\sin (2 x) e^{- 2 x}}{2} + \frac{- 2 (\cos (2 x) e^{- 2 x})}{4} + \frac{- 2}{2} (\frac{2}{2} \int e^{- 2 x} (\sin (2 x)) d x)$

Schritt 7.9

Mutltipliziere $\frac{2}{2}$ mit $\frac{- 2}{2}$ .

$- \frac{\sin (2 x) e^{- 2 x}}{2} + \frac{- 2 (\cos (2 x) e^{- 2 x})}{4} + \frac{2 \cdot - 2}{2 \cdot 2} \int e^{- 2 x} (\sin (2 x)) d x$

Schritt 7.10

Multipliziere.

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Schritt 7.10.1

Mutltipliziere $2$ mit $- 2$ .

$- \frac{\sin (2 x) e^{- 2 x}}{2} + \frac{- 2 (\cos (2 x) e^{- 2 x})}{4} + \frac{- 4}{2 \cdot 2} \int e^{- 2 x} (\sin (2 x)) d x$

Schritt 7.10.2

Mutltipliziere $2$ mit $2$ .

$- \frac{\sin (2 x) e^{- 2 x}}{2} + \frac{- 2 (\cos (2 x) e^{- 2 x})}{4} + \frac{- 4}{4} \int e^{- 2 x} (\sin (2 x)) d x$

Schritt 8

Wenn nach $\int e^{- 2 x} \sin (2 x) d x$ aufgelöst wird, erhalten wir $\int e^{- 2 x} \sin (2 x) d x$ = $\frac{- \frac{\sin (2 x) e^{- 2 x}}{2} + \frac{- 2 (\cos (2 x) e^{- 2 x})}{4}}{\frac{8}{4}}$ .

$\frac{- \frac{\sin (2 x) e^{- 2 x}}{2} + \frac{- 2 (\cos (2 x) e^{- 2 x})}{4}}{\frac{8}{4}} + C$

Schritt 9

Vereinfache die Lösung.

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Schritt 9.1

Vereinfache.

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Schritt 9.1.1

Kürze den gemeinsamen Teiler von $- 2$ und $4$ .

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Schritt 9.1.1.1

Faktorisiere $2$ aus $- 2 \cos (2 x) e^{- 2 x}$ heraus.

$\frac{- \frac{\sin (2 x) e^{- 2 x}}{2} + \frac{2 (- \cos (2 x) e^{- 2 x})}{4}}{\frac{8}{4}} + C$

Schritt 9.1.1.2

Kürze die gemeinsamen Faktoren.

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Schritt 9.1.1.2.1

Faktorisiere $2$ aus $4$ heraus.

$\frac{- \frac{\sin (2 x) e^{- 2 x}}{2} + \frac{2 (- \cos (2 x) e^{- 2 x})}{2 (2)}}{\frac{8}{4}} + C$

Schritt 9.1.1.2.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$\frac{- \frac{\sin (2 x) e^{- 2 x}}{2} + \frac{2 (- \cos (2 x) e^{- 2 x})}{2 \cdot 2}}{\frac{8}{4}} + C$

Schritt 9.1.1.2.3

Forme den Ausdruck um.

$\frac{- \frac{\sin (2 x) e^{- 2 x}}{2} + \frac{- \cos (2 x) e^{- 2 x}}{2}}{\frac{8}{4}} + C$

Schritt 9.1.2

Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.

$\frac{- \frac{\sin (2 x) e^{- 2 x}}{2} - \frac{\cos (2 x) e^{- 2 x}}{2}}{\frac{8}{4}} + C$

Schritt 9.1.3

Kürze den gemeinsamen Teiler von $8$ und $4$ .

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Schritt 9.1.3.1

Faktorisiere $4$ aus $8$ heraus.

$\frac{- \frac{\sin (2 x) e^{- 2 x}}{2} - \frac{\cos (2 x) e^{- 2 x}}{2}}{\frac{4 \cdot 2}{4}} + C$

Schritt 9.1.3.2

Kürze die gemeinsamen Faktoren.

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Schritt 9.1.3.2.1

Faktorisiere $4$ aus $4$ heraus.

$\frac{- \frac{\sin (2 x) e^{- 2 x}}{2} - \frac{\cos (2 x) e^{- 2 x}}{2}}{\frac{4 \cdot 2}{4 (1)}} + C$

Schritt 9.1.3.2.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$\frac{- \frac{\sin (2 x) e^{- 2 x}}{2} - \frac{\cos (2 x) e^{- 2 x}}{2}}{\frac{4 \cdot 2}{4 \cdot 1}} + C$

Schritt 9.1.3.2.3

Forme den Ausdruck um.

$\frac{- \frac{\sin (2 x) e^{- 2 x}}{2} - \frac{\cos (2 x) e^{- 2 x}}{2}}{\frac{2}{1}} + C$

Schritt 9.1.3.2.4

Dividiere $2$ durch $1$ .

$\frac{- \frac{\sin (2 x) e^{- 2 x}}{2} - \frac{\cos (2 x) e^{- 2 x}}{2}}{2} + C$

Schritt 9.2

Schreibe $\frac{- \frac{\sin (2 x) e^{- 2 x}}{2} - \frac{\cos (2 x) e^{- 2 x}}{2}}{2} + C$ als $\frac{1}{2} (- \frac{1}{2} \sin (2 x) e^{- 2 x} - \frac{1}{2} \cos (2 x) e^{- 2 x}) + C$ um.

$\frac{1}{2} (- \frac{1}{2} \sin (2 x) e^{- 2 x} - \frac{1}{2} \cos (2 x) e^{- 2 x}) + C$

Schritt 9.3

Vereinfache.

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Schritt 9.3.1

Kombiniere $\sin (2 x)$ und $\frac{1}{2}$ .

$\frac{1}{2} (- \frac{\sin (2 x)}{2} e^{- 2 x} - \frac{1}{2} \cos (2 x) e^{- 2 x}) + C$

Schritt 9.3.2

Kombiniere $e^{- 2 x}$ und $\frac{\sin (2 x)}{2}$ .

$\frac{1}{2} (- \frac{e^{- 2 x} \sin (2 x)}{2} - \frac{1}{2} \cos (2 x) e^{- 2 x}) + C$

Schritt 9.3.3

Kombiniere $\cos (2 x)$ und $\frac{1}{2}$ .

$\frac{1}{2} (- \frac{e^{- 2 x} \sin (2 x)}{2} - \frac{\cos (2 x)}{2} e^{- 2 x}) + C$

Schritt 9.3.4

Kombiniere $e^{- 2 x}$ und $\frac{\cos (2 x)}{2}$ .

$\frac{1}{2} (- \frac{e^{- 2 x} \sin (2 x)}{2} - \frac{e^{- 2 x} \cos (2 x)}{2}) + C$

Schritt 9.4

Vereinfache.

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Schritt 9.4.1

Wende das Distributivgesetz an.

$\frac{1}{2} (- \frac{e^{- 2 x} \sin (2 x)}{2}) + \frac{1}{2} (- \frac{e^{- 2 x} \cos (2 x)}{2}) + C$

Schritt 9.4.2

Multipliziere $\frac{1}{2} (- \frac{e^{- 2 x} \sin (2 x)}{2})$ .

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Schritt 9.4.2.1

Mutltipliziere $\frac{1}{2}$ mit $\frac{e^{- 2 x} \sin (2 x)}{2}$ .

$- \frac{e^{- 2 x} \sin (2 x)}{2 \cdot 2} + \frac{1}{2} (- \frac{e^{- 2 x} \cos (2 x)}{2}) + C$

Schritt 9.4.2.2

Mutltipliziere $2$ mit $2$ .

$- \frac{e^{- 2 x} \sin (2 x)}{4} + \frac{1}{2} (- \frac{e^{- 2 x} \cos (2 x)}{2}) + C$

Schritt 9.4.3

Multipliziere $\frac{1}{2} (- \frac{e^{- 2 x} \cos (2 x)}{2})$ .

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Schritt 9.4.3.1

Mutltipliziere $\frac{1}{2}$ mit $\frac{e^{- 2 x} \cos (2 x)}{2}$ .

$- \frac{e^{- 2 x} \sin (2 x)}{4} - \frac{e^{- 2 x} \cos (2 x)}{2 \cdot 2} + C$

Schritt 9.4.3.2

Mutltipliziere $2$ mit $2$ .

$- \frac{e^{- 2 x} \sin (2 x)}{4} - \frac{e^{- 2 x} \cos (2 x)}{4} + C$

Schritt 9.5

Entferne die Klammern.

$- \frac{1}{4} e^{- 2 x} \sin (2 x) - \frac{1}{4} e^{- 2 x} \cos (2 x) + C$