Integral von $$$x^{3} \cos{\left(x^{2} \right)}$$$
Verwandter Rechner: Rechner für bestimmte und uneigentliche Integrale
Ihre Eingabe
Bestimme $$$\int x^{3} \cos{\left(x^{2} \right)}\, dx$$$.
Lösung
Sei $$$u=x^{2}$$$.
Dann $$$du=\left(x^{2}\right)^{\prime }dx = 2 x dx$$$ (die Schritte sind » zu sehen), und es gilt $$$x dx = \frac{du}{2}$$$.
Das Integral wird zu
$${\color{red}{\int{x^{3} \cos{\left(x^{2} \right)} d x}}} = {\color{red}{\int{\frac{u \cos{\left(u \right)}}{2} d u}}}$$
Wende die Konstantenfaktorregel $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ mit $$$c=\frac{1}{2}$$$ und $$$f{\left(u \right)} = u \cos{\left(u \right)}$$$ an:
$${\color{red}{\int{\frac{u \cos{\left(u \right)}}{2} d u}}} = {\color{red}{\left(\frac{\int{u \cos{\left(u \right)} d u}}{2}\right)}}$$
Für das Integral $$$\int{u \cos{\left(u \right)} d u}$$$ verwenden Sie die partielle Integration $$$\int \operatorname{m} \operatorname{dv} = \operatorname{m}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{dm}$$$.
Seien $$$\operatorname{m}=u$$$ und $$$\operatorname{dv}=\cos{\left(u \right)} du$$$.
Dann gilt $$$\operatorname{dm}=\left(u\right)^{\prime }du=1 du$$$ (Rechenschritte siehe ») und $$$\operatorname{v}=\int{\cos{\left(u \right)} d u}=\sin{\left(u \right)}$$$ (Rechenschritte siehe »).
Das Integral wird zu
$$\frac{{\color{red}{\int{u \cos{\left(u \right)} d u}}}}{2}=\frac{{\color{red}{\left(u \cdot \sin{\left(u \right)}-\int{\sin{\left(u \right)} \cdot 1 d u}\right)}}}{2}=\frac{{\color{red}{\left(u \sin{\left(u \right)} - \int{\sin{\left(u \right)} d u}\right)}}}{2}$$
Das Integral des Sinus lautet $$$\int{\sin{\left(u \right)} d u} = - \cos{\left(u \right)}$$$:
$$\frac{u \sin{\left(u \right)}}{2} - \frac{{\color{red}{\int{\sin{\left(u \right)} d u}}}}{2} = \frac{u \sin{\left(u \right)}}{2} - \frac{{\color{red}{\left(- \cos{\left(u \right)}\right)}}}{2}$$
Zur Erinnerung: $$$u=x^{2}$$$:
$$\frac{\cos{\left({\color{red}{u}} \right)}}{2} + \frac{{\color{red}{u}} \sin{\left({\color{red}{u}} \right)}}{2} = \frac{\cos{\left({\color{red}{x^{2}}} \right)}}{2} + \frac{{\color{red}{x^{2}}} \sin{\left({\color{red}{x^{2}}} \right)}}{2}$$
Daher,
$$\int{x^{3} \cos{\left(x^{2} \right)} d x} = \frac{x^{2} \sin{\left(x^{2} \right)}}{2} + \frac{\cos{\left(x^{2} \right)}}{2}$$
Vereinfachen:
$$\int{x^{3} \cos{\left(x^{2} \right)} d x} = \frac{x^{2} \sin{\left(x^{2} \right)} + \cos{\left(x^{2} \right)}}{2}$$
Fügen Sie die Integrationskonstante hinzu:
$$\int{x^{3} \cos{\left(x^{2} \right)} d x} = \frac{x^{2} \sin{\left(x^{2} \right)} + \cos{\left(x^{2} \right)}}{2}+C$$
Antwort
$$$\int x^{3} \cos{\left(x^{2} \right)}\, dx = \frac{x^{2} \sin{\left(x^{2} \right)} + \cos{\left(x^{2} \right)}}{2} + C$$$A