Ολοκλήρωμα του $$$t^{2} e^{5 t}$$$

Βρείτε $$$\int t^{2} e^{5 t}\, dt$$$.

Για το ολοκλήρωμα $$$\int{t^{2} e^{5 t} d t}$$$, χρησιμοποιήστε την ολοκλήρωση κατά μέρη $$$\int \operatorname{u} \operatorname{dv} = \operatorname{u}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{du}$$$.

Έστω $$$\operatorname{u}=t^{2}$$$ και $$$\operatorname{dv}=e^{5 t} dt$$$.

Τότε $$$\operatorname{du}=\left(t^{2}\right)^{\prime }dt=2 t dt$$$ (τα βήματα φαίνονται ») και $$$\operatorname{v}=\int{e^{5 t} d t}=\frac{e^{5 t}}{5}$$$ (τα βήματα φαίνονται »).

Το ολοκλήρωμα γίνεται

$${\color{red}{\int{t^{2} e^{5 t} d t}}}={\color{red}{\left(t^{2} \cdot \frac{e^{5 t}}{5}-\int{\frac{e^{5 t}}{5} \cdot 2 t d t}\right)}}={\color{red}{\left(\frac{t^{2} e^{5 t}}{5} - \int{\frac{2 t e^{5 t}}{5} d t}\right)}}$$

Εφαρμόστε τον κανόνα του σταθερού πολλαπλασίου $$$\int c f{\left(t \right)}\, dt = c \int f{\left(t \right)}\, dt$$$ με $$$c=\frac{2}{5}$$$ και $$$f{\left(t \right)} = t e^{5 t}$$$:

$$\frac{t^{2} e^{5 t}}{5} - {\color{red}{\int{\frac{2 t e^{5 t}}{5} d t}}} = \frac{t^{2} e^{5 t}}{5} - {\color{red}{\left(\frac{2 \int{t e^{5 t} d t}}{5}\right)}}$$

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

Έστω $$$\operatorname{u}=t$$$ και $$$\operatorname{dv}=e^{5 t} dt$$$.

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

Το ολοκλήρωμα μπορεί να επαναγραφεί ως

$$\frac{t^{2} e^{5 t}}{5} - \frac{2 {\color{red}{\int{t e^{5 t} d t}}}}{5}=\frac{t^{2} e^{5 t}}{5} - \frac{2 {\color{red}{\left(t \cdot \frac{e^{5 t}}{5}-\int{\frac{e^{5 t}}{5} \cdot 1 d t}\right)}}}{5}=\frac{t^{2} e^{5 t}}{5} - \frac{2 {\color{red}{\left(\frac{t e^{5 t}}{5} - \int{\frac{e^{5 t}}{5} d t}\right)}}}{5}$$

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

$$\frac{t^{2} e^{5 t}}{5} - \frac{2 t e^{5 t}}{25} + \frac{2 {\color{red}{\int{\frac{e^{5 t}}{5} d t}}}}{5} = \frac{t^{2} e^{5 t}}{5} - \frac{2 t e^{5 t}}{25} + \frac{2 {\color{red}{\left(\frac{\int{e^{5 t} d t}}{5}\right)}}}{5}$$

Έστω $$$u=5 t$$$.

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

Το ολοκλήρωμα μπορεί να επαναγραφεί ως

$$\frac{t^{2} e^{5 t}}{5} - \frac{2 t e^{5 t}}{25} + \frac{2 {\color{red}{\int{e^{5 t} d t}}}}{25} = \frac{t^{2} e^{5 t}}{5} - \frac{2 t e^{5 t}}{25} + \frac{2 {\color{red}{\int{\frac{e^{u}}{5} d u}}}}{25}$$

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 $$$f{\left(u \right)} = e^{u}$$$:

$$\frac{t^{2} e^{5 t}}{5} - \frac{2 t e^{5 t}}{25} + \frac{2 {\color{red}{\int{\frac{e^{u}}{5} d u}}}}{25} = \frac{t^{2} e^{5 t}}{5} - \frac{2 t e^{5 t}}{25} + \frac{2 {\color{red}{\left(\frac{\int{e^{u} d u}}{5}\right)}}}{25}$$

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

$$\frac{t^{2} e^{5 t}}{5} - \frac{2 t e^{5 t}}{25} + \frac{2 {\color{red}{\int{e^{u} d u}}}}{125} = \frac{t^{2} e^{5 t}}{5} - \frac{2 t e^{5 t}}{25} + \frac{2 {\color{red}{e^{u}}}}{125}$$

Θυμηθείτε ότι $$$u=5 t$$$:

$$\frac{t^{2} e^{5 t}}{5} - \frac{2 t e^{5 t}}{25} + \frac{2 e^{{\color{red}{u}}}}{125} = \frac{t^{2} e^{5 t}}{5} - \frac{2 t e^{5 t}}{25} + \frac{2 e^{{\color{red}{\left(5 t\right)}}}}{125}$$

Επομένως,

$$\int{t^{2} e^{5 t} d t} = \frac{t^{2} e^{5 t}}{5} - \frac{2 t e^{5 t}}{25} + \frac{2 e^{5 t}}{125}$$

Απλοποιήστε:

$$\int{t^{2} e^{5 t} d t} = \frac{\left(25 t^{2} - 10 t + 2\right) e^{5 t}}{125}$$

Προσθέστε τη σταθερά ολοκλήρωσης:

$$\int{t^{2} e^{5 t} d t} = \frac{\left(25 t^{2} - 10 t + 2\right) e^{5 t}}{125}+C$$

$$$\int t^{2} e^{5 t}\, dt = \frac{\left(25 t^{2} - 10 t + 2\right) e^{5 t}}{125} + C$$$A