Ολοκλήρωμα του $$$e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)}$$$

Βρείτε $$$\int e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)}\, dt$$$.

Για το ολοκλήρωμα $$$\int{e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)} d t}$$$, χρησιμοποιήστε την ολοκλήρωση κατά μέρη $$$\int \operatorname{u} \operatorname{dv} = \operatorname{u}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{du}$$$.

Έστω $$$\operatorname{u}=\sin{\left(3 t \right)}$$$ και $$$\operatorname{dv}=e^{3 t} dt$$$.

Τότε $$$\operatorname{du}=\left(\sin{\left(3 t \right)}\right)^{\prime }dt=3 \cos{\left(3 t \right)} dt$$$ (τα βήματα φαίνονται ») και $$$\operatorname{v}=\int{e^{3 t} d t}=\frac{e^{3 t}}{3}$$$ (τα βήματα φαίνονται »).

Το ολοκλήρωμα μπορεί να επαναγραφεί ως

$${\color{red}{\int{e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)} d t}}}={\color{red}{\left(\sin{\left(3 t \right)} \cdot \frac{e^{3 t}}{3}-\int{\frac{e^{3 t}}{3} \cdot 3 \cos{\left(3 t \right)} d t}\right)}}={\color{red}{\left(\frac{e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)}}{3} - \int{e^{3 t} \cos{\left(3 t \right)} d t}\right)}}$$

Για το ολοκλήρωμα $$$\int{e^{3 t} \cos{\left(3 t \right)} d t}$$$, χρησιμοποιήστε την ολοκλήρωση κατά μέρη $$$\int \operatorname{u} \operatorname{dv} = \operatorname{u}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{du}$$$.

Έστω $$$\operatorname{u}=\cos{\left(3 t \right)}$$$ και $$$\operatorname{dv}=e^{3 t} dt$$$.

Τότε $$$\operatorname{du}=\left(\cos{\left(3 t \right)}\right)^{\prime }dt=- 3 \sin{\left(3 t \right)} dt$$$ (τα βήματα φαίνονται ») και $$$\operatorname{v}=\int{e^{3 t} d t}=\frac{e^{3 t}}{3}$$$ (τα βήματα φαίνονται »).

Επομένως,

$$\frac{e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)}}{3} - {\color{red}{\int{e^{3 t} \cos{\left(3 t \right)} d t}}}=\frac{e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)}}{3} - {\color{red}{\left(\cos{\left(3 t \right)} \cdot \frac{e^{3 t}}{3}-\int{\frac{e^{3 t}}{3} \cdot \left(- 3 \sin{\left(3 t \right)}\right) d t}\right)}}=\frac{e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)}}{3} - {\color{red}{\left(\frac{e^{3 t} \cos{\left(3 t \right)}}{3} - \int{\left(- e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)}\right)d t}\right)}}$$

Εφαρμόστε τον κανόνα του σταθερού πολλαπλασίου $$$\int c f{\left(t \right)}\, dt = c \int f{\left(t \right)}\, dt$$$ με $$$c=-1$$$ και $$$f{\left(t \right)} = e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)}$$$:

$$\frac{e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)}}{3} - \frac{e^{3 t} \cos{\left(3 t \right)}}{3} + {\color{red}{\int{\left(- e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)}\right)d t}}} = \frac{e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)}}{3} - \frac{e^{3 t} \cos{\left(3 t \right)}}{3} + {\color{red}{\left(- \int{e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)} d t}\right)}}$$

Φτάσαμε σε ένα ολοκλήρωμα που έχουμε ήδη δει.

Έτσι, καταλήξαμε στην ακόλουθη απλή εξίσωση ως προς το ολοκλήρωμα:

$$\int{e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)} d t} = \frac{e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)}}{3} - \frac{e^{3 t} \cos{\left(3 t \right)}}{3} - \int{e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)} d t}$$

Λύνοντάς το, προκύπτει ότι

$$\int{e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)} d t} = \frac{\left(\sin{\left(3 t \right)} - \cos{\left(3 t \right)}\right) e^{3 t}}{6}$$

Επομένως,

$$\int{e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)} d t} = \frac{\left(\sin{\left(3 t \right)} - \cos{\left(3 t \right)}\right) e^{3 t}}{6}$$

Απλοποιήστε:

$$\int{e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)} d t} = - \frac{\sqrt{2} e^{3 t} \cos{\left(3 t + \frac{\pi}{4} \right)}}{6}$$

Προσθέστε τη σταθερά ολοκλήρωσης:

$$\int{e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)} d t} = - \frac{\sqrt{2} e^{3 t} \cos{\left(3 t + \frac{\pi}{4} \right)}}{6}+C$$

$$$\int e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)}\, dt = - \frac{\sqrt{2} e^{3 t} \cos{\left(3 t + \frac{\pi}{4} \right)}}{6} + C$$$A