Integral de $$$x^{2} e^{2 x}$$$

Halla $$$\int x^{2} e^{2 x}\, dx$$$.

Para la integral $$$\int{x^{2} e^{2 x} d x}$$$, utiliza la integración por partes $$$\int \operatorname{u} \operatorname{dv} = \operatorname{u}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{du}$$$.

Sean $$$\operatorname{u}=x^{2}$$$ y $$$\operatorname{dv}=e^{2 x} dx$$$.

Entonces $$$\operatorname{du}=\left(x^{2}\right)^{\prime }dx=2 x dx$$$ (los pasos pueden verse ») y $$$\operatorname{v}=\int{e^{2 x} d x}=\frac{e^{2 x}}{2}$$$ (los pasos pueden verse »).

La integral puede reescribirse como

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

Para la integral $$$\int{x e^{2 x} d x}$$$, utiliza la integración por partes $$$\int \operatorname{u} \operatorname{dv} = \operatorname{u}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{du}$$$.

Sean $$$\operatorname{u}=x$$$ y $$$\operatorname{dv}=e^{2 x} dx$$$.

Entonces $$$\operatorname{du}=\left(x\right)^{\prime }dx=1 dx$$$ (los pasos pueden verse ») y $$$\operatorname{v}=\int{e^{2 x} d x}=\frac{e^{2 x}}{2}$$$ (los pasos pueden verse »).

La integral se convierte en

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

Aplica la regla del factor constante $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ con $$$c=\frac{1}{2}$$$ y $$$f{\left(x \right)} = e^{2 x}$$$:

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

Sea $$$u=2 x$$$.

Entonces $$$du=\left(2 x\right)^{\prime }dx = 2 dx$$$ (los pasos pueden verse »), y obtenemos que $$$dx = \frac{du}{2}$$$.

La integral puede reescribirse como

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

Aplica la regla del factor constante $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ con $$$c=\frac{1}{2}$$$ y $$$f{\left(u \right)} = e^{u}$$$:

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

La integral de la función exponencial es $$$\int{e^{u} d u} = e^{u}$$$:

$$\frac{x^{2} e^{2 x}}{2} - \frac{x e^{2 x}}{2} + \frac{{\color{red}{\int{e^{u} d u}}}}{4} = \frac{x^{2} e^{2 x}}{2} - \frac{x e^{2 x}}{2} + \frac{{\color{red}{e^{u}}}}{4}$$

Recordemos que $$$u=2 x$$$:

$$\frac{x^{2} e^{2 x}}{2} - \frac{x e^{2 x}}{2} + \frac{e^{{\color{red}{u}}}}{4} = \frac{x^{2} e^{2 x}}{2} - \frac{x e^{2 x}}{2} + \frac{e^{{\color{red}{\left(2 x\right)}}}}{4}$$

Por lo tanto,

$$\int{x^{2} e^{2 x} d x} = \frac{x^{2} e^{2 x}}{2} - \frac{x e^{2 x}}{2} + \frac{e^{2 x}}{4}$$

Simplificar:

$$\int{x^{2} e^{2 x} d x} = \frac{\left(2 x^{2} - 2 x + 1\right) e^{2 x}}{4}$$

Añade la constante de integración:

$$\int{x^{2} e^{2 x} d x} = \frac{\left(2 x^{2} - 2 x + 1\right) e^{2 x}}{4}+C$$

$$$\int x^{2} e^{2 x}\, dx = \frac{\left(2 x^{2} - 2 x + 1\right) e^{2 x}}{4} + C$$$A