Integral von $$$2^{x^{2}}$$$
Verwandter Rechner: Rechner für bestimmte und uneigentliche Integrale
Ihre Eingabe
Bestimme $$$\int 2^{x^{2}}\, dx$$$.
Lösung
Basis ändern:
$${\color{red}{\int{2^{x^{2}} d x}}} = {\color{red}{\int{e^{x^{2} \ln{\left(2 \right)}} d x}}}$$
Sei $$$u=x \sqrt{\ln{\left(2 \right)}}$$$.
Dann $$$du=\left(x \sqrt{\ln{\left(2 \right)}}\right)^{\prime }dx = \sqrt{\ln{\left(2 \right)}} dx$$$ (die Schritte sind » zu sehen), und es gilt $$$dx = \frac{du}{\sqrt{\ln{\left(2 \right)}}}$$$.
Das Integral lässt sich umschreiben als
$${\color{red}{\int{e^{x^{2} \ln{\left(2 \right)}} d x}}} = {\color{red}{\int{\frac{e^{u^{2}}}{\sqrt{\ln{\left(2 \right)}}} d u}}}$$
Wende die Konstantenfaktorregel $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ mit $$$c=\frac{1}{\sqrt{\ln{\left(2 \right)}}}$$$ und $$$f{\left(u \right)} = e^{u^{2}}$$$ an:
$${\color{red}{\int{\frac{e^{u^{2}}}{\sqrt{\ln{\left(2 \right)}}} d u}}} = {\color{red}{\frac{\int{e^{u^{2}} d u}}{\sqrt{\ln{\left(2 \right)}}}}}$$
Dieses Integral (Imaginäre Fehlerfunktion) besitzt keine geschlossene Form:
$$\frac{{\color{red}{\int{e^{u^{2}} d u}}}}{\sqrt{\ln{\left(2 \right)}}} = \frac{{\color{red}{\left(\frac{\sqrt{\pi} \operatorname{erfi}{\left(u \right)}}{2}\right)}}}{\sqrt{\ln{\left(2 \right)}}}$$
Zur Erinnerung: $$$u=x \sqrt{\ln{\left(2 \right)}}$$$:
$$\frac{\sqrt{\pi} \operatorname{erfi}{\left({\color{red}{u}} \right)}}{2 \sqrt{\ln{\left(2 \right)}}} = \frac{\sqrt{\pi} \operatorname{erfi}{\left({\color{red}{x \sqrt{\ln{\left(2 \right)}}}} \right)}}{2 \sqrt{\ln{\left(2 \right)}}}$$
Daher,
$$\int{2^{x^{2}} d x} = \frac{\sqrt{\pi} \operatorname{erfi}{\left(x \sqrt{\ln{\left(2 \right)}} \right)}}{2 \sqrt{\ln{\left(2 \right)}}}$$
Fügen Sie die Integrationskonstante hinzu:
$$\int{2^{x^{2}} d x} = \frac{\sqrt{\pi} \operatorname{erfi}{\left(x \sqrt{\ln{\left(2 \right)}} \right)}}{2 \sqrt{\ln{\left(2 \right)}}}+C$$
Antwort
$$$\int 2^{x^{2}}\, dx = \frac{\sqrt{\pi} \operatorname{erfi}{\left(x \sqrt{\ln\left(2\right)} \right)}}{2 \sqrt{\ln\left(2\right)}} + C$$$A