Cálculo Ejemplos

$\int x^{4} e^{- 2 x} d x$

Paso 1

Integra por partes mediante la fórmula $\int u d v = u v - \int v d u$ , donde $u = x^{4}$ y $d v = e^{- 2 x}$ .

$x^{4} (- \frac{1}{2} e^{- 2 x}) - \int - \frac{1}{2} e^{- 2 x} (4 x^{3}) d x$

Paso 2

Simplifica.

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Paso 2.1

Combina $e^{- 2 x}$ y $\frac{1}{2}$ .

$x^{4} (- \frac{e^{- 2 x}}{2}) - \int - \frac{1}{2} e^{- 2 x} (4 x^{3}) d x$

Paso 2.2

Combina $x^{4}$ y $\frac{e^{- 2 x}}{2}$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} - \int - \frac{1}{2} e^{- 2 x} (4 x^{3}) d x$

Paso 3

Dado que $- \frac{1}{2} \cdot 4$ es constante con respecto a $x$ , mueve $- \frac{1}{2} \cdot 4$ fuera de la integral.

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} - (- \frac{1}{2} \cdot 4 \int e^{- 2 x} (x^{3}) d x)$

Paso 4

Simplifica.

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Paso 4.1

Multiplica $4$ por $- 1$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} - (- 4 (\frac{1}{2}) \int e^{- 2 x} (x^{3}) d x)$

Paso 4.2

Combina $- 4$ y $\frac{1}{2}$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} - (\frac{- 4}{2} \int e^{- 2 x} (x^{3}) d x)$

Paso 4.3

Cancela el factor común de $- 4$ y $2$ .

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Paso 4.3.1

Factoriza $2$ de $- 4$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} - (\frac{2 \cdot - 2}{2} \int e^{- 2 x} (x^{3}) d x)$

Paso 4.3.2

Cancela los factores comunes.

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Paso 4.3.2.1

Factoriza $2$ de $2$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} - (\frac{2 \cdot - 2}{2 (1)} \int e^{- 2 x} (x^{3}) d x)$

Paso 4.3.2.2

Cancela el factor común.

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} - (\frac{2 \cdot - 2}{2 \cdot 1} \int e^{- 2 x} (x^{3}) d x)$

Paso 4.3.2.3

Reescribe la expresión.

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} - (\frac{- 2}{1} \int e^{- 2 x} (x^{3}) d x)$

Paso 4.3.2.4

Divide $- 2$ por $1$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} - (- 2 \int e^{- 2 x} (x^{3}) d x)$

Paso 4.4

Multiplica $- 2$ por $- 1$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 \int e^{- 2 x} (x^{3}) d x$

Paso 5

Integra por partes mediante la fórmula $\int u d v = u v - \int v d u$ , donde $u = x^{3}$ y $d v = e^{- 2 x}$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (x^{3} (- \frac{1}{2} e^{- 2 x}) - \int - \frac{1}{2} e^{- 2 x} (3 x^{2}) d x)$

Paso 6

Simplifica.

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Paso 6.1

Combina $e^{- 2 x}$ y $\frac{1}{2}$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (x^{3} (- \frac{e^{- 2 x}}{2}) - \int - \frac{1}{2} e^{- 2 x} (3 x^{2}) d x)$

Paso 6.2

Combina $x^{3}$ y $\frac{e^{- 2 x}}{2}$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} - \int - \frac{1}{2} e^{- 2 x} (3 x^{2}) d x)$

Paso 6.3

Combina $e^{- 2 x}$ y $\frac{1}{2}$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} - \int - \frac{e^{- 2 x}}{2} (3 x^{2}) d x)$

Paso 6.4

Multiplica $3$ por $- 1$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} - \int - 3 \frac{e^{- 2 x}}{2} x^{2} d x)$

Paso 6.5

Combina $- 3$ y $\frac{e^{- 2 x}}{2}$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} - \int \frac{- 3 e^{- 2 x}}{2} x^{2} d x)$

Paso 6.6

Combina $\frac{- 3 e^{- 2 x}}{2}$ y $x^{2}$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} - \int \frac{- 3 e^{- 2 x} x^{2}}{2} d x)$

Paso 6.7

Mueve el negativo al frente de la fracción.

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} - \int - \frac{3 e^{- 2 x} x^{2}}{2} d x)$

Paso 7

Dado que $- 1$ es constante con respecto a $x$ , mueve $- 1$ fuera de la integral.

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} - - \int \frac{3 e^{- 2 x} x^{2}}{2} d x)$

Paso 8

Simplifica.

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Paso 8.1

Multiplica $- 1$ por $- 1$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} + 1 \int \frac{3 e^{- 2 x} x^{2}}{2} d x)$

Paso 8.2

Multiplica $\int \frac{3 e^{- 2 x} x^{2}}{2} d x$ por $1$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} + \int \frac{3 e^{- 2 x} x^{2}}{2} d x)$

Paso 9

Dado que $\frac{3}{2}$ es constante con respecto a $x$ , mueve $\frac{3}{2}$ fuera de la integral.

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} + \frac{3}{2} \int e^{- 2 x} x^{2} d x)$

Paso 10

Integra por partes mediante la fórmula $\int u d v = u v - \int v d u$ , donde $u = x^{2}$ y $d v = e^{- 2 x}$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} + \frac{3}{2} (x^{2} (- \frac{1}{2} e^{- 2 x}) - \int - \frac{1}{2} e^{- 2 x} (2 x) d x))$

Paso 11

Simplifica.

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Paso 11.1

Combina $e^{- 2 x}$ y $\frac{1}{2}$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} + \frac{3}{2} (x^{2} (- \frac{e^{- 2 x}}{2}) - \int - \frac{1}{2} e^{- 2 x} (2 x) d x))$

Paso 11.2

Combina $x^{2}$ y $\frac{e^{- 2 x}}{2}$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} + \frac{3}{2} (- \frac{x^{2} e^{- 2 x}}{2} - \int - \frac{1}{2} e^{- 2 x} (2 x) d x))$

Paso 11.3

Combina $e^{- 2 x}$ y $\frac{1}{2}$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} + \frac{3}{2} (- \frac{x^{2} e^{- 2 x}}{2} - \int - \frac{e^{- 2 x}}{2} (2 x) d x))$

Paso 11.4

Multiplica $2$ por $- 1$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} + \frac{3}{2} (- \frac{x^{2} e^{- 2 x}}{2} - \int - 2 \frac{e^{- 2 x}}{2} x d x))$

Paso 11.5

Combina $- 2$ y $\frac{e^{- 2 x}}{2}$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} + \frac{3}{2} (- \frac{x^{2} e^{- 2 x}}{2} - \int \frac{- 2 e^{- 2 x}}{2} x d x))$

Paso 11.6

Combina $\frac{- 2 e^{- 2 x}}{2}$ y $x$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} + \frac{3}{2} (- \frac{x^{2} e^{- 2 x}}{2} - \int \frac{- 2 e^{- 2 x} x}{2} d x))$

Paso 11.7

Cancela el factor común de $- 2$ y $2$ .

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Paso 11.7.1

Factoriza $2$ de $- 2 e^{- 2 x} x$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} + \frac{3}{2} (- \frac{x^{2} e^{- 2 x}}{2} - \int \frac{2 (- e^{- 2 x} x)}{2} d x))$

Paso 11.7.2

Cancela los factores comunes.

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Paso 11.7.2.1

Factoriza $2$ de $2$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} + \frac{3}{2} (- \frac{x^{2} e^{- 2 x}}{2} - \int \frac{2 (- e^{- 2 x} x)}{2 (1)} d x))$

Paso 11.7.2.2

Cancela el factor común.

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} + \frac{3}{2} (- \frac{x^{2} e^{- 2 x}}{2} - \int \frac{2 (- e^{- 2 x} x)}{2 \cdot 1} d x))$

Paso 11.7.2.3

Reescribe la expresión.

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} + \frac{3}{2} (- \frac{x^{2} e^{- 2 x}}{2} - \int \frac{- e^{- 2 x} x}{1} d x))$

Paso 11.7.2.4

Divide $- e^{- 2 x} x$ por $1$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} + \frac{3}{2} (- \frac{x^{2} e^{- 2 x}}{2} - \int - e^{- 2 x} x d x))$

Paso 12

Dado que $- 1$ es constante con respecto a $x$ , mueve $- 1$ fuera de la integral.

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} + \frac{3}{2} (- \frac{x^{2} e^{- 2 x}}{2} - - \int e^{- 2 x} x d x))$

Paso 13

Simplifica.

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Paso 13.1

Multiplica $- 1$ por $- 1$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} + \frac{3}{2} (- \frac{x^{2} e^{- 2 x}}{2} + 1 \int e^{- 2 x} x d x))$

Paso 13.2

Multiplica $\int e^{- 2 x} x d x$ por $1$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} + \frac{3}{2} (- \frac{x^{2} e^{- 2 x}}{2} + \int e^{- 2 x} x d x))$

Paso 14

Integra por partes mediante la fórmula $\int u d v = u v - \int v d u$ , donde $u = x$ y $d v = e^{- 2 x}$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} + \frac{3}{2} (- \frac{x^{2} e^{- 2 x}}{2} + x (- \frac{1}{2} e^{- 2 x}) - \int - \frac{1}{2} e^{- 2 x} d x))$

Paso 15

Simplifica.

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Paso 15.1

Combina $e^{- 2 x}$ y $\frac{1}{2}$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} + \frac{3}{2} (- \frac{x^{2} e^{- 2 x}}{2} + x (- \frac{e^{- 2 x}}{2}) - \int - \frac{1}{2} e^{- 2 x} d x))$

Paso 15.2

Combina $x$ y $\frac{e^{- 2 x}}{2}$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} + \frac{3}{2} (- \frac{x^{2} e^{- 2 x}}{2} - \frac{x e^{- 2 x}}{2} - \int - \frac{1}{2} e^{- 2 x} d x))$

Paso 15.3

Combina $e^{- 2 x}$ y $\frac{1}{2}$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} + \frac{3}{2} (- \frac{x^{2} e^{- 2 x}}{2} - \frac{x e^{- 2 x}}{2} - \int - \frac{e^{- 2 x}}{2} d x))$

Paso 16

Dado que $- 1$ es constante con respecto a $x$ , mueve $- 1$ fuera de la integral.

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} + \frac{3}{2} (- \frac{x^{2} e^{- 2 x}}{2} - \frac{x e^{- 2 x}}{2} - - \int \frac{e^{- 2 x}}{2} d x))$

Paso 17

Simplifica.

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Paso 17.1

Multiplica $- 1$ por $- 1$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} + \frac{3}{2} (- \frac{x^{2} e^{- 2 x}}{2} - \frac{x e^{- 2 x}}{2} + 1 \int \frac{e^{- 2 x}}{2} d x))$

Paso 17.2

Multiplica $\int \frac{e^{- 2 x}}{2} d x$ por $1$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} + \frac{3}{2} (- \frac{x^{2} e^{- 2 x}}{2} - \frac{x e^{- 2 x}}{2} + \int \frac{e^{- 2 x}}{2} d x))$

Paso 18

Dado que $\frac{1}{2}$ es constante con respecto a $x$ , mueve $\frac{1}{2}$ fuera de la integral.

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} + \frac{3}{2} (- \frac{x^{2} e^{- 2 x}}{2} - \frac{x e^{- 2 x}}{2} + \frac{1}{2} \int e^{- 2 x} d x))$

Paso 19

Sea $u = - 2 x$ . Entonces $d u = - 2 d x$ , de modo que $- \frac{1}{2} d u = d x$ . Reescribe mediante $u$ y $d$ $u$ .

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Paso 19.1

Deja $u = - 2 x$ . Obtén $\frac{d u}{d x}$ .

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Paso 19.1.1

Diferencia $- 2 x$ .

$\frac{d}{d x} [- 2 x]$

Paso 19.1.2

Como $- 2$ es constante con respecto a $x$ , la derivada de $- 2 x$ con respecto a $x$ es $- 2 \frac{d}{d x} [x]$ .

$- 2 \frac{d}{d x} [x]$

Paso 19.1.3

Diferencia con la regla de la potencia, que establece que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ es $n x^{n - 1}$ donde $n = 1$ .

$- 2 \cdot 1$

Paso 19.1.4

Multiplica $- 2$ por $1$ .

$- 2$

Paso 19.2

Reescribe el problema mediante $u$ y $d u$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} + \frac{3}{2} (- \frac{x^{2} e^{- 2 x}}{2} - \frac{x e^{- 2 x}}{2} + \frac{1}{2} \int e^{u} \frac{1}{- 2} d u))$

Paso 20

Simplifica.

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Paso 20.1

Mueve el negativo al frente de la fracción.

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} + \frac{3}{2} (- \frac{x^{2} e^{- 2 x}}{2} - \frac{x e^{- 2 x}}{2} + \frac{1}{2} \int e^{u} (- \frac{1}{2}) d u))$

Paso 20.2

Combina $e^{u}$ y $\frac{1}{2}$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} + \frac{3}{2} (- \frac{x^{2} e^{- 2 x}}{2} - \frac{x e^{- 2 x}}{2} + \frac{1}{2} \int - \frac{e^{u}}{2} d u))$

Paso 21

Dado que $- 1$ es constante con respecto a $u$ , mueve $- 1$ fuera de la integral.

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} + \frac{3}{2} (- \frac{x^{2} e^{- 2 x}}{2} - \frac{x e^{- 2 x}}{2} + \frac{1}{2} (- \int \frac{e^{u}}{2} d u)))$

Paso 22

Dado que $\frac{1}{2}$ es constante con respecto a $u$ , mueve $\frac{1}{2}$ fuera de la integral.

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} + \frac{3}{2} (- \frac{x^{2} e^{- 2 x}}{2} - \frac{x e^{- 2 x}}{2} + \frac{1}{2} (- (\frac{1}{2} \int e^{u} d u))))$

Paso 23

Simplifica.

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Paso 23.1

Multiplica $\frac{1}{2}$ por $\frac{1}{2}$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} + \frac{3}{2} (- \frac{x^{2} e^{- 2 x}}{2} - \frac{x e^{- 2 x}}{2} - \frac{1}{2 \cdot 2} \int e^{u} d u))$

Paso 23.2

Multiplica $2$ por $2$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} + \frac{3}{2} (- \frac{x^{2} e^{- 2 x}}{2} - \frac{x e^{- 2 x}}{2} - \frac{1}{4} \int e^{u} d u))$

Paso 24

La integral de $e^{u}$ con respecto a $u$ es $e^{u}$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} + \frac{3}{2} (- \frac{x^{2} e^{- 2 x}}{2} - \frac{x e^{- 2 x}}{2} - \frac{1}{4} (e^{u} + C)))$

Paso 25

Simplifica.

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Paso 25.1

Reescribe $- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} + \frac{3}{2} (- \frac{x^{2} e^{- 2 x}}{2} - \frac{x e^{- 2 x}}{2} - \frac{1}{4} (e^{u} + C)))$ como $- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} - \frac{3 x^{2} e^{- 2 x}}{4} - \frac{3 x e^{- 2 x}}{4} - \frac{3 e^{u}}{8}) + C$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} - \frac{3 x^{2} e^{- 2 x}}{4} - \frac{3 x e^{- 2 x}}{4} - \frac{3 e^{u}}{8}) + C$

Paso 25.2

Simplifica.

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Paso 25.2.1

Para escribir $2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} - \frac{3 x^{2} e^{- 2 x}}{4} - \frac{3 x e^{- 2 x}}{4} - \frac{3 e^{u}}{8})$ como una fracción con un denominador común, multiplica por $\frac{2}{2}$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} - \frac{3 x^{2} e^{- 2 x}}{4} - \frac{3 x e^{- 2 x}}{4} - \frac{3 e^{u}}{8}) \cdot \frac{2}{2} + C$

Paso 25.2.2

Combina $2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} - \frac{3 x^{2} e^{- 2 x}}{4} - \frac{3 x e^{- 2 x}}{4} - \frac{3 e^{u}}{8})$ y $\frac{2}{2}$ .

$- \frac{x^{4} e^{- 2 x}}{2} + \frac{2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} - \frac{3 x^{2} e^{- 2 x}}{4} - \frac{3 x e^{- 2 x}}{4} - \frac{3 e^{u}}{8}) \cdot 2}{2} + C$

Paso 25.2.3

Combina los numeradores sobre el denominador común.

$\frac{- x^{4} e^{- 2 x} + 2 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} - \frac{3 x^{2} e^{- 2 x}}{4} - \frac{3 x e^{- 2 x}}{4} - \frac{3 e^{u}}{8}) \cdot 2}{2} + C$

Paso 25.2.4

Multiplica $2$ por $2$ .

$\frac{- x^{4} e^{- 2 x} + 4 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} - \frac{3 x^{2} e^{- 2 x}}{4} - \frac{3 x e^{- 2 x}}{4} - \frac{3 e^{u}}{8})}{2} + C$

Paso 26

Reemplaza todos los casos de $u$ con $- 2 x$ .

$\frac{- x^{4} e^{- 2 x} + 4 (- \frac{x^{3} e^{- 2 x}}{2} - \frac{3 x^{2} e^{- 2 x}}{4} - \frac{3 x e^{- 2 x}}{4} - \frac{3 e^{- 2 x}}{8})}{2} + C$

Paso 27

Reordena los términos.

$\frac{1}{2} (- x^{4} e^{- 2 x} + 4 (- \frac{1}{2} x^{3} e^{- 2 x} - \frac{3}{4} x^{2} e^{- 2 x} - \frac{3}{4} x e^{- 2 x} - \frac{3}{8} e^{- 2 x})) + C$