Integral von $$$e^{- 2 x} \sin{\left(e^{- x} \right)}$$$

Bestimme $$$\int e^{- 2 x} \sin{\left(e^{- x} \right)}\, dx$$$.

Sei $$$u=e^{- x}$$$.

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

Somit,

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

Wende die Konstantenfaktorregel $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ mit $$$c=-1$$$ und $$$f{\left(u \right)} = u \sin{\left(u \right)}$$$ an:

$${\color{red}{\int{\left(- u \sin{\left(u \right)}\right)d u}}} = {\color{red}{\left(- \int{u \sin{\left(u \right)} d u}\right)}}$$

Für das Integral $$$\int{u \sin{\left(u \right)} d u}$$$ verwenden Sie die partielle Integration $$$\int \operatorname{c} \operatorname{dv} = \operatorname{c}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{dc}$$$.

Seien $$$\operatorname{c}=u$$$ und $$$\operatorname{dv}=\sin{\left(u \right)} du$$$.

Dann gilt $$$\operatorname{dc}=\left(u\right)^{\prime }du=1 du$$$ (Rechenschritte siehe ») und $$$\operatorname{v}=\int{\sin{\left(u \right)} d u}=- \cos{\left(u \right)}$$$ (Rechenschritte siehe »).

Das Integral lässt sich umschreiben als

$$- {\color{red}{\int{u \sin{\left(u \right)} d u}}}=- {\color{red}{\left(u \cdot \left(- \cos{\left(u \right)}\right)-\int{\left(- \cos{\left(u \right)}\right) \cdot 1 d u}\right)}}=- {\color{red}{\left(- u \cos{\left(u \right)} - \int{\left(- \cos{\left(u \right)}\right)d u}\right)}}$$

Wende die Konstantenfaktorregel $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ mit $$$c=-1$$$ und $$$f{\left(u \right)} = \cos{\left(u \right)}$$$ an:

$$u \cos{\left(u \right)} + {\color{red}{\int{\left(- \cos{\left(u \right)}\right)d u}}} = u \cos{\left(u \right)} + {\color{red}{\left(- \int{\cos{\left(u \right)} d u}\right)}}$$

Das Integral des Kosinus ist $$$\int{\cos{\left(u \right)} d u} = \sin{\left(u \right)}$$$:

$$u \cos{\left(u \right)} - {\color{red}{\int{\cos{\left(u \right)} d u}}} = u \cos{\left(u \right)} - {\color{red}{\sin{\left(u \right)}}}$$

Zur Erinnerung: $$$u=e^{- x}$$$:

$$- \sin{\left({\color{red}{u}} \right)} + {\color{red}{u}} \cos{\left({\color{red}{u}} \right)} = - \sin{\left({\color{red}{e^{- x}}} \right)} + {\color{red}{e^{- x}}} \cos{\left({\color{red}{e^{- x}}} \right)}$$

Daher,

$$\int{e^{- 2 x} \sin{\left(e^{- x} \right)} d x} = - \sin{\left(e^{- x} \right)} + e^{- x} \cos{\left(e^{- x} \right)}$$

Fügen Sie die Integrationskonstante hinzu:

$$\int{e^{- 2 x} \sin{\left(e^{- x} \right)} d x} = - \sin{\left(e^{- x} \right)} + e^{- x} \cos{\left(e^{- x} \right)}+C$$

$$$\int e^{- 2 x} \sin{\left(e^{- x} \right)}\, dx = \left(- \sin{\left(e^{- x} \right)} + e^{- x} \cos{\left(e^{- x} \right)}\right) + C$$$A