Ολοκλήρωμα του $$$x e^{- 5 x}$$$

Βρείτε $$$\int x e^{- 5 x}\, dx$$$.

Για το ολοκλήρωμα $$$\int{x e^{- 5 x} d x}$$$, χρησιμοποιήστε την ολοκλήρωση κατά μέρη $$$\int \operatorname{u} \operatorname{dv} = \operatorname{u}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{du}$$$.

Έστω $$$\operatorname{u}=x$$$ και $$$\operatorname{dv}=e^{- 5 x} dx$$$.

Τότε $$$\operatorname{du}=\left(x\right)^{\prime }dx=1 dx$$$ (τα βήματα φαίνονται ») και $$$\operatorname{v}=\int{e^{- 5 x} d x}=- \frac{e^{- 5 x}}{5}$$$ (τα βήματα φαίνονται »).

Επομένως,

$${\color{red}{\int{x e^{- 5 x} d x}}}={\color{red}{\left(x \cdot \left(- \frac{e^{- 5 x}}{5}\right)-\int{\left(- \frac{e^{- 5 x}}{5}\right) \cdot 1 d x}\right)}}={\color{red}{\left(- \frac{x e^{- 5 x}}{5} - \int{\left(- \frac{e^{- 5 x}}{5}\right)d x}\right)}}$$

Εφαρμόστε τον κανόνα του σταθερού πολλαπλασίου $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ με $$$c=- \frac{1}{5}$$$ και $$$f{\left(x \right)} = e^{- 5 x}$$$:

$$- \frac{x e^{- 5 x}}{5} - {\color{red}{\int{\left(- \frac{e^{- 5 x}}{5}\right)d x}}} = - \frac{x e^{- 5 x}}{5} - {\color{red}{\left(- \frac{\int{e^{- 5 x} d x}}{5}\right)}}$$

Έστω $$$u=- 5 x$$$.

Τότε $$$du=\left(- 5 x\right)^{\prime }dx = - 5 dx$$$ (τα βήματα παρουσιάζονται »), και έχουμε ότι $$$dx = - \frac{du}{5}$$$.

Το ολοκλήρωμα μπορεί να επαναγραφεί ως

$$- \frac{x e^{- 5 x}}{5} + \frac{{\color{red}{\int{e^{- 5 x} d x}}}}{5} = - \frac{x e^{- 5 x}}{5} + \frac{{\color{red}{\int{\left(- \frac{e^{u}}{5}\right)d u}}}}{5}$$

Εφαρμόστε τον κανόνα του σταθερού πολλαπλασίου $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ με $$$c=- \frac{1}{5}$$$ και $$$f{\left(u \right)} = e^{u}$$$:

$$- \frac{x e^{- 5 x}}{5} + \frac{{\color{red}{\int{\left(- \frac{e^{u}}{5}\right)d u}}}}{5} = - \frac{x e^{- 5 x}}{5} + \frac{{\color{red}{\left(- \frac{\int{e^{u} d u}}{5}\right)}}}{5}$$

Το ολοκλήρωμα της εκθετικής συνάρτησης είναι $$$\int{e^{u} d u} = e^{u}$$$:

$$- \frac{x e^{- 5 x}}{5} - \frac{{\color{red}{\int{e^{u} d u}}}}{25} = - \frac{x e^{- 5 x}}{5} - \frac{{\color{red}{e^{u}}}}{25}$$

Θυμηθείτε ότι $$$u=- 5 x$$$:

$$- \frac{x e^{- 5 x}}{5} - \frac{e^{{\color{red}{u}}}}{25} = - \frac{x e^{- 5 x}}{5} - \frac{e^{{\color{red}{\left(- 5 x\right)}}}}{25}$$

Επομένως,

$$\int{x e^{- 5 x} d x} = - \frac{x e^{- 5 x}}{5} - \frac{e^{- 5 x}}{25}$$

Απλοποιήστε:

$$\int{x e^{- 5 x} d x} = \frac{\left(- 5 x - 1\right) e^{- 5 x}}{25}$$

Προσθέστε τη σταθερά ολοκλήρωσης:

$$\int{x e^{- 5 x} d x} = \frac{\left(- 5 x - 1\right) e^{- 5 x}}{25}+C$$

$$$\int x e^{- 5 x}\, dx = \frac{\left(- 5 x - 1\right) e^{- 5 x}}{25} + C$$$A