Analysis Beispiele

$\int 4 x e^{3 x} d x$

Schritt 1

Da $4$ konstant bezüglich $x$ ist, ziehe $4$ aus dem Integral.

$4 \int x e^{3 x} d x$

Schritt 2

Integriere partiell durch Anwendung der Formel $\int u d v = u v - \int v d u$ , mit $u = x$ und $d v = e^{3 x}$ .

$4 (x (\frac{1}{3} e^{3 x}) - \int \frac{1}{3} e^{3 x} d x)$

Schritt 3

Vereinfache.

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Schritt 3.1

Kombiniere $\frac{1}{3}$ und $e^{3 x}$ .

$4 (x \frac{e^{3 x}}{3} - \int \frac{1}{3} e^{3 x} d x)$

Schritt 3.2

Kombiniere $x$ und $\frac{e^{3 x}}{3}$ .

$4 (\frac{x e^{3 x}}{3} - \int \frac{1}{3} e^{3 x} d x)$

Schritt 3.3

Kombiniere $\frac{1}{3}$ und $e^{3 x}$ .

$4 (\frac{x e^{3 x}}{3} - \int \frac{e^{3 x}}{3} d x)$

Schritt 4

Da $\frac{1}{3}$ konstant bezüglich $x$ ist, ziehe $\frac{1}{3}$ aus dem Integral.

$4 (\frac{x e^{3 x}}{3} - (\frac{1}{3} \int e^{3 x} d x))$

Schritt 5

Sei $u = 3 x$ . Dann ist $d u = 3 d x$ , folglich $\frac{1}{3} d u = d x$ . Forme um unter Verwendung von $u$ und $d$ $u$ .

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Schritt 5.1

Es sei $u = 3 x$ . Ermittle $\frac{d u}{d x}$ .

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Schritt 5.1.1

Differenziere $3 x$ .

$\frac{d}{d x} [3 x]$

Schritt 5.1.2

Da $3$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $3 x$ nach $x$ gleich $3 \frac{d}{d x} [x]$ .

$3 \frac{d}{d x} [x]$

Schritt 5.1.3

Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ gleich $n x^{n - 1}$ ist mit $n = 1$ .

$3 \cdot 1$

Schritt 5.1.4

Mutltipliziere $3$ mit $1$ .

$3$

Schritt 5.2

Schreibe die Aufgabe mithlfe von $u$ und $d u$ neu.

$4 (\frac{x e^{3 x}}{3} - \frac{1}{3} \int e^{u} \frac{1}{3} d u)$

Schritt 6

Kombiniere $e^{u}$ und $\frac{1}{3}$ .

$4 (\frac{x e^{3 x}}{3} - \frac{1}{3} \int \frac{e^{u}}{3} d u)$

Schritt 7

Da $\frac{1}{3}$ konstant bezüglich $u$ ist, ziehe $\frac{1}{3}$ aus dem Integral.

$4 (\frac{x e^{3 x}}{3} - \frac{1}{3} (\frac{1}{3} \int e^{u} d u))$

Schritt 8

Vereinfache.

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Schritt 8.1

Mutltipliziere $\frac{1}{3}$ mit $\frac{1}{3}$ .

$4 (\frac{x e^{3 x}}{3} - \frac{1}{3 \cdot 3} \int e^{u} d u)$

Schritt 8.2

Mutltipliziere $3$ mit $3$ .

$4 (\frac{x e^{3 x}}{3} - \frac{1}{9} \int e^{u} d u)$

Schritt 9

Das Integral von $e^{u}$ nach $u$ ist $e^{u}$ .

$4 (\frac{x e^{3 x}}{3} - \frac{1}{9} (e^{u} + C))$

Schritt 10

Schreibe $4 (\frac{x e^{3 x}}{3} - \frac{1}{9} (e^{u} + C))$ als $4 (\frac{1}{3} x e^{3 x} - \frac{1}{9} e^{u}) + C$ um.

$4 (\frac{1}{3} x e^{3 x} - \frac{1}{9} e^{u}) + C$

Schritt 11

Ersetze alle $u$ durch $3 x$ .

$4 (\frac{1}{3} x e^{3 x} - \frac{1}{9} e^{3 x}) + C$