Математический анализ Примеры

$f (x) = x e^{2 x}$

Этап 1

Чтобы найти функцию $F (x)$ , найдем неопределенный интеграл производной $f (x)$ .

$F (x) = \int f (x) d x$

Этап 2

Составим интеграл, чтобы решить его.

$F (x) = \int x e^{2 x} d x$

Этап 3

Проинтегрируем по частям, используя формулу $\int u d v = u v - \int v d u$ , где $u = x$ и $d v = e^{2 x}$ .

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

Этап 4

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.1

Объединим $\frac{1}{2}$ и $e^{2 x}$ .

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

Этап 4.2

Объединим $x$ и $\frac{e^{2 x}}{2}$ .

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

Этап 5

Поскольку $\frac{1}{2}$ — константа по отношению к $x$ , вынесем $\frac{1}{2}$ из-под знака интеграла.

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

Этап 6

Пусть $u = 2 x$ . Тогда $d u = 2 d x$ , следовательно $\frac{1}{2} d u = d x$ . Перепишем, используя $u$ и $d$ $u$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.1

Пусть $u = 2 x$ . Найдем $\frac{d u}{d x}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.1.1

Дифференцируем $2 x$ .

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

Этап 6.1.2

Поскольку $2$ является константой относительно $x$ , производная $2 x$ по $x$ равна $2 \frac{d}{d x} [x]$ .

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

Этап 6.1.3

Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ имеет вид $n x^{n - 1}$ , где $n = 1$ .

$2 \cdot 1$

Этап 6.1.4

Умножим $2$ на $1$ .

$2$

Этап 6.2

Переформулируем задачу с помощью $u$ и $d u$ .

$\frac{x e^{2 x}}{2} - \frac{1}{2} \int e^{u} \frac{1}{2} d u$

Этап 7

Объединим $e^{u}$ и $\frac{1}{2}$ .

$\frac{x e^{2 x}}{2} - \frac{1}{2} \int \frac{e^{u}}{2} d u$

Этап 8

Поскольку $\frac{1}{2}$ — константа по отношению к $u$ , вынесем $\frac{1}{2}$ из-под знака интеграла.

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

Этап 9

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 9.1

Умножим $\frac{1}{2}$ на $\frac{1}{2}$ .

$\frac{x e^{2 x}}{2} - \frac{1}{2 \cdot 2} \int e^{u} d u$

Этап 9.2

Умножим $2$ на $2$ .

$\frac{x e^{2 x}}{2} - \frac{1}{4} \int e^{u} d u$

Этап 10

Интеграл $e^{u}$ по $u$ имеет вид $e^{u}$ .

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

Этап 11

Перепишем $\frac{x e^{2 x}}{2} - \frac{1}{4} (e^{u} + C)$ в виде $\frac{1}{2} x e^{2 x} - \frac{1}{4} e^{u} + C$ .

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

Этап 12

Заменим все вхождения $u$ на $2 x$ .

$\frac{1}{2} x e^{2 x} - \frac{1}{4} e^{2 x} + C$

Этап 13

Ответ ― первообразная функции $f (x) = x e^{2 x}$ .

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