Integral von $$$e^{4 x^{2}}$$$

Bestimme $$$\int e^{4 x^{2}}\, dx$$$.

Sei $$$u=2 x$$$.

Dann $$$du=\left(2 x\right)^{\prime }dx = 2 dx$$$ (die Schritte sind » zu sehen), und es gilt $$$dx = \frac{du}{2}$$$.

Das Integral lässt sich umschreiben als

$${\color{red}{\int{e^{4 x^{2}} d x}}} = {\color{red}{\int{\frac{e^{u^{2}}}{2} d u}}}$$

Wende die Konstantenfaktorregel $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ mit $$$c=\frac{1}{2}$$$ und $$$f{\left(u \right)} = e^{u^{2}}$$$ an:

$${\color{red}{\int{\frac{e^{u^{2}}}{2} d u}}} = {\color{red}{\left(\frac{\int{e^{u^{2}} d u}}{2}\right)}}$$

Dieses Integral (Imaginäre Fehlerfunktion) besitzt keine geschlossene Form:

$$\frac{{\color{red}{\int{e^{u^{2}} d u}}}}{2} = \frac{{\color{red}{\left(\frac{\sqrt{\pi} \operatorname{erfi}{\left(u \right)}}{2}\right)}}}{2}$$

Zur Erinnerung: $$$u=2 x$$$:

$$\frac{\sqrt{\pi} \operatorname{erfi}{\left({\color{red}{u}} \right)}}{4} = \frac{\sqrt{\pi} \operatorname{erfi}{\left({\color{red}{\left(2 x\right)}} \right)}}{4}$$

Daher,

$$\int{e^{4 x^{2}} d x} = \frac{\sqrt{\pi} \operatorname{erfi}{\left(2 x \right)}}{4}$$

Fügen Sie die Integrationskonstante hinzu:

$$\int{e^{4 x^{2}} d x} = \frac{\sqrt{\pi} \operatorname{erfi}{\left(2 x \right)}}{4}+C$$

$$$\int e^{4 x^{2}}\, dx = \frac{\sqrt{\pi} \operatorname{erfi}{\left(2 x \right)}}{4} + C$$$A