Calcul infinitésimal Exemples

$\int x^{2} \cos (3 x) d x$

Étape 1

Intégrez par parties en utilisant la formule $\int u d v = u v - \int v d u$ , où $u = x^{2}$ et $d v = \cos (3 x)$ .

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

Étape 2

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Étape 2.1

Associez $\frac{1}{3}$ et $\sin (3 x)$ .

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

Étape 2.2

Associez $x^{2}$ et $\frac{\sin (3 x)}{3}$ .

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

Étape 3

Comme $\frac{1}{3} \cdot 2$ est constant par rapport à $x$ , placez $\frac{1}{3} \cdot 2$ en dehors de l’intégrale.

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

Étape 4

Associez $\frac{1}{3}$ et $2$ .

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

Étape 5

Intégrez par parties en utilisant la formule $\int u d v = u v - \int v d u$ , où $u = x$ et $d v = \sin (3 x)$ .

$\frac{x^{2} \sin (3 x)}{3} - \frac{2}{3} (x (- \frac{1}{3} \cos (3 x)) - \int - \frac{1}{3} \cos (3 x) d x)$

Étape 6

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Étape 6.1

Associez $\cos (3 x)$ et $\frac{1}{3}$ .

$\frac{x^{2} \sin (3 x)}{3} - \frac{2}{3} (x (- \frac{\cos (3 x)}{3}) - \int - \frac{1}{3} \cos (3 x) d x)$

Étape 6.2

Associez $x$ et $\frac{\cos (3 x)}{3}$ .

$\frac{x^{2} \sin (3 x)}{3} - \frac{2}{3} (- \frac{x \cos (3 x)}{3} - \int - \frac{1}{3} \cos (3 x) d x)$

Étape 6.3

Associez $\cos (3 x)$ et $\frac{1}{3}$ .

$\frac{x^{2} \sin (3 x)}{3} - \frac{2}{3} (- \frac{x \cos (3 x)}{3} - \int - \frac{\cos (3 x)}{3} d x)$

Étape 7

Comme $- 1$ est constant par rapport à $x$ , placez $- 1$ en dehors de l’intégrale.

$\frac{x^{2} \sin (3 x)}{3} - \frac{2}{3} (- \frac{x \cos (3 x)}{3} - - \int \frac{\cos (3 x)}{3} d x)$

Étape 8

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Étape 8.1

Multipliez $- 1$ par $- 1$ .

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

Étape 8.2

Multipliez $\int \frac{\cos (3 x)}{3} d x$ par $1$ .

$\frac{x^{2} \sin (3 x)}{3} - \frac{2}{3} (- \frac{x \cos (3 x)}{3} + \int \frac{\cos (3 x)}{3} d x)$

Étape 9

Comme $\frac{1}{3}$ est constant par rapport à $x$ , placez $\frac{1}{3}$ en dehors de l’intégrale.

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

Étape 10

Laissez $u = 3 x$ . Alors $d u = 3 d x$ , donc $\frac{1}{3} d u = d x$ . Réécrivez avec $u$ et $d$ $u$ .

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Étape 10.1

Laissez $u = 3 x$ . Déterminez $\frac{d u}{d x}$ .

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Étape 10.1.1

Différenciez $3 x$ .

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

Étape 10.1.2

Comme $3$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $3 x$ par rapport à $x$ est $3 \frac{d}{d x} [x]$ .

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

Étape 10.1.3

Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ est $n x^{n - 1}$ où $n = 1$ .

$3 \cdot 1$

Étape 10.1.4

Multipliez $3$ par $1$ .

$3$

Étape 10.2

Réécrivez le problème en utilisant $u$ et $d u$ .

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

Étape 11

Associez $\cos (u)$ et $\frac{1}{3}$ .

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

Étape 12

Comme $\frac{1}{3}$ est constant par rapport à $u$ , placez $\frac{1}{3}$ en dehors de l’intégrale.

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

Étape 13

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Étape 13.1

Multipliez $\frac{1}{3}$ par $\frac{1}{3}$ .

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

Étape 13.2

Multipliez $3$ par $3$ .

$\frac{x^{2} \sin (3 x)}{3} - \frac{2}{3} (- \frac{x \cos (3 x)}{3} + \frac{1}{9} \int \cos (u) d u)$

Étape 14

L’intégrale de $\cos (u)$ par rapport à $u$ est $\sin (u)$ .

$\frac{x^{2} \sin (3 x)}{3} - \frac{2}{3} (- \frac{x \cos (3 x)}{3} + \frac{1}{9} (\sin (u) + C))$

Étape 15

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Étape 15.1

Réécrivez $\frac{x^{2} \sin (3 x)}{3} - \frac{2}{3} (- \frac{x \cos (3 x)}{3} + \frac{1}{9} (\sin (u) + C))$ comme $\frac{1}{3} x^{2} \sin (3 x) - \frac{2}{3} (- \frac{1}{3} x \cos (3 x) + \frac{1}{9} \sin (u)) + C$ .

$\frac{1}{3} x^{2} \sin (3 x) - \frac{2}{3} (- \frac{1}{3} x \cos (3 x) + \frac{1}{9} \sin (u)) + C$

Étape 15.2

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Étape 15.2.1

Associez $\frac{1}{3}$ et $x^{2}$ .

$\frac{x^{2}}{3} \sin (3 x) - \frac{2}{3} (- \frac{1}{3} x \cos (3 x) + \frac{1}{9} \sin (u)) + C$

Étape 15.2.2

Associez $\frac{x^{2}}{3}$ et $\sin (3 x)$ .

$\frac{x^{2} \sin (3 x)}{3} - \frac{2}{3} (- \frac{1}{3} x \cos (3 x) + \frac{1}{9} \sin (u)) + C$

Étape 15.2.3

Associez $x$ et $\frac{1}{3}$ .

$\frac{x^{2} \sin (3 x)}{3} - \frac{2}{3} (- \frac{x}{3} \cos (3 x) + \frac{1}{9} \sin (u)) + C$

Étape 15.2.4

Associez $\cos (3 x)$ et $\frac{x}{3}$ .

$\frac{x^{2} \sin (3 x)}{3} - \frac{2}{3} (- \frac{\cos (3 x) x}{3} + \frac{1}{9} \sin (u)) + C$

Étape 15.2.5

Associez $\frac{1}{9}$ et $\sin (u)$ .

$\frac{x^{2} \sin (3 x)}{3} - \frac{2}{3} (- \frac{\cos (3 x) x}{3} + \frac{\sin (u)}{9}) + C$

Étape 15.2.6

Pour écrire $- \frac{2}{3} (- \frac{\cos (3 x) x}{3} + \frac{\sin (u)}{9})$ comme une fraction avec un dénominateur commun, multipliez par $\frac{3}{3}$ .

$\frac{x^{2} \sin (3 x)}{3} - \frac{2}{3} (- \frac{\cos (3 x) x}{3} + \frac{\sin (u)}{9}) \cdot \frac{3}{3} + C$

Étape 15.2.7

Associez $- \frac{2}{3} (- \frac{\cos (3 x) x}{3} + \frac{\sin (u)}{9})$ et $\frac{3}{3}$ .

$\frac{x^{2} \sin (3 x)}{3} + \frac{- \frac{2}{3} (- \frac{\cos (3 x) x}{3} + \frac{\sin (u)}{9}) \cdot 3}{3} + C$

Étape 15.2.8

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

$\frac{x^{2} \sin (3 x) - \frac{2}{3} (- \frac{\cos (3 x) x}{3} + \frac{\sin (u)}{9}) \cdot 3}{3} + C$

Étape 15.2.9

Multipliez $3$ par $- 1$ .

$\frac{x^{2} \sin (3 x) - 3 (\frac{2}{3}) (- \frac{\cos (3 x) x}{3} + \frac{\sin (u)}{9})}{3} + C$

Étape 15.2.10

Associez $- 3$ et $\frac{2}{3}$ .

$\frac{x^{2} \sin (3 x) + \frac{- 3 \cdot 2}{3} (- \frac{\cos (3 x) x}{3} + \frac{\sin (u)}{9})}{3} + C$

Étape 15.2.11

Multipliez $- 3$ par $2$ .

$\frac{x^{2} \sin (3 x) + \frac{- 6}{3} (- \frac{\cos (3 x) x}{3} + \frac{\sin (u)}{9})}{3} + C$

Étape 15.2.12

Annulez le facteur commun à $- 6$ et $3$ .

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Étape 15.2.12.1

Factorisez $3$ à partir de $- 6$ .

$\frac{x^{2} \sin (3 x) + \frac{3 \cdot - 2}{3} (- \frac{\cos (3 x) x}{3} + \frac{\sin (u)}{9})}{3} + C$

Étape 15.2.12.2

Annulez les facteurs communs.

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Étape 15.2.12.2.1

Factorisez $3$ à partir de $3$ .

$\frac{x^{2} \sin (3 x) + \frac{3 \cdot - 2}{3 (1)} (- \frac{\cos (3 x) x}{3} + \frac{\sin (u)}{9})}{3} + C$

Étape 15.2.12.2.2

Annulez le facteur commun.

$\frac{x^{2} \sin (3 x) + \frac{3 \cdot - 2}{3 \cdot 1} (- \frac{\cos (3 x) x}{3} + \frac{\sin (u)}{9})}{3} + C$

Étape 15.2.12.2.3

Réécrivez l’expression.

$\frac{x^{2} \sin (3 x) + \frac{- 2}{1} (- \frac{\cos (3 x) x}{3} + \frac{\sin (u)}{9})}{3} + C$

Étape 15.2.12.2.4

Divisez $- 2$ par $1$ .

$\frac{x^{2} \sin (3 x) - 2 (- \frac{\cos (3 x) x}{3} + \frac{\sin (u)}{9})}{3} + C$

Étape 16

Remplacez toutes les occurrences de $u$ par $3 x$ .

$\frac{x^{2} \sin (3 x) - 2 (- \frac{\cos (3 x) x}{3} + \frac{\sin (3 x)}{9})}{3} + C$

Étape 17

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Étape 17.1

Remettez les facteurs dans l’ordre dans $\frac{\cos (3 x) x}{3}$ .

$\frac{x^{2} \sin (3 x) - 2 (- \frac{x \cos (3 x)}{3} + \frac{\sin (3 x)}{9})}{3} + C$

Étape 17.2

Simplifiez le numérateur.

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Étape 17.2.1

Appliquez la propriété distributive.

$\frac{x^{2} \sin (3 x) - 2 (- \frac{x \cos (3 x)}{3}) - 2 \frac{\sin (3 x)}{9}}{3} + C$

Étape 17.2.2

Multipliez $- 2 (- \frac{x \cos (3 x)}{3})$ .

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Étape 17.2.2.1

Multipliez $- 1$ par $- 2$ .

$\frac{x^{2} \sin (3 x) + 2 \frac{x \cos (3 x)}{3} - 2 \frac{\sin (3 x)}{9}}{3} + C$

Étape 17.2.2.2

Associez $2$ et $\frac{x \cos (3 x)}{3}$ .

$\frac{x^{2} \sin (3 x) + \frac{2 (x \cos (3 x))}{3} - 2 \frac{\sin (3 x)}{9}}{3} + C$

Étape 17.2.3

Associez $- 2$ et $\frac{\sin (3 x)}{9}$ .

$\frac{x^{2} \sin (3 x) + \frac{2 (x \cos (3 x))}{3} + \frac{- 2 \sin (3 x)}{9}}{3} + C$

Étape 17.2.4

Placez le signe moins devant la fraction.

$\frac{x^{2} \sin (3 x) + \frac{2 x \cos (3 x)}{3} - \frac{2 \sin (3 x)}{9}}{3} + C$

Étape 17.2.5

Pour écrire $x^{2} \sin (3 x)$ comme une fraction avec un dénominateur commun, multipliez par $\frac{9}{9}$ .

$\frac{\frac{2 x \cos (3 x)}{3} + x^{2} \sin (3 x) \cdot \frac{9}{9} - \frac{2 \sin (3 x)}{9}}{3} + C$

Étape 17.2.6

Associez $x^{2} \sin (3 x)$ et $\frac{9}{9}$ .

$\frac{\frac{2 x \cos (3 x)}{3} + \frac{x^{2} \sin (3 x) \cdot 9}{9} - \frac{2 \sin (3 x)}{9}}{3} + C$

Étape 17.2.7

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

$\frac{\frac{2 x \cos (3 x)}{3} + \frac{x^{2} \sin (3 x) \cdot 9 - 2 \sin (3 x)}{9}}{3} + C$

Étape 17.2.8

Pour écrire $\frac{2 x \cos (3 x)}{3}$ comme une fraction avec un dénominateur commun, multipliez par $\frac{3}{3}$ .

$\frac{\frac{2 x \cos (3 x)}{3} \cdot \frac{3}{3} + \frac{x^{2} \sin (3 x) \cdot 9 - 2 \sin (3 x)}{9}}{3} + C$

Étape 17.2.9

Écrivez chaque expression avec un dénominateur commun $9$ , en multipliant chacun par un facteur approprié de $1$ .

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Étape 17.2.9.1

Multipliez $\frac{2 x \cos (3 x)}{3}$ par $\frac{3}{3}$ .

$\frac{\frac{2 x \cos (3 x) \cdot 3}{3 \cdot 3} + \frac{x^{2} \sin (3 x) \cdot 9 - 2 \sin (3 x)}{9}}{3} + C$

Étape 17.2.9.2

Multipliez $3$ par $3$ .

$\frac{\frac{2 x \cos (3 x) \cdot 3}{9} + \frac{x^{2} \sin (3 x) \cdot 9 - 2 \sin (3 x)}{9}}{3} + C$

Étape 17.2.10

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

$\frac{\frac{2 x \cos (3 x) \cdot 3 + x^{2} \sin (3 x) \cdot 9 - 2 \sin (3 x)}{9}}{3} + C$

Étape 17.2.11

Réécrivez $\frac{2 x \cos (3 x) \cdot 3 + x^{2} \sin (3 x) \cdot 9 - 2 \sin (3 x)}{9}$ en forme factorisée.

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Étape 17.2.11.1

Multipliez $3$ par $2$ .

$\frac{\frac{6 x \cos (3 x) + x^{2} \sin (3 x) \cdot 9 - 2 \sin (3 x)}{9}}{3} + C$

Étape 17.2.11.2

Déplacez $9$ à gauche de $x^{2} \sin (3 x)$ .

$\frac{\frac{6 x \cos (3 x) + 9 x^{2} \sin (3 x) - 2 \sin (3 x)}{9}}{3} + C$

Étape 17.3

Multipliez le numérateur par la réciproque du dénominateur.

$\frac{6 x \cos (3 x) + 9 x^{2} \sin (3 x) - 2 \sin (3 x)}{9} \cdot \frac{1}{3} + C$

Étape 17.4

Multipliez $\frac{6 x \cos (3 x) + 9 x^{2} \sin (3 x) - 2 \sin (3 x)}{9} \cdot \frac{1}{3}$ .

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Étape 17.4.1

Multipliez $\frac{6 x \cos (3 x) + 9 x^{2} \sin (3 x) - 2 \sin (3 x)}{9}$ par $\frac{1}{3}$ .

$\frac{6 x \cos (3 x) + 9 x^{2} \sin (3 x) - 2 \sin (3 x)}{9 \cdot 3} + C$

Étape 17.4.2

Multipliez $9$ par $3$ .

$\frac{6 x \cos (3 x) + 9 x^{2} \sin (3 x) - 2 \sin (3 x)}{27} + C$

Étape 17.5

Remettez les termes dans l’ordre.

$\frac{1}{27} (6 x \cos (3 x) + 9 x^{2} \sin (3 x) - 2 \sin (3 x)) + C$