|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Funktion $$$x^{3} \ln\left(x\right)$$$ integraali
Aiheeseen liittyvä laskin: Määrättyjen ja epäoleellisten integraalien laskin
Syötteesi
Määritä $$$\int x^{3} \ln\left(x\right)\, dx$$$.
Ratkaisu
Integraalin $$$\int{x^{3} \ln{\left(x \right)} d x}$$$ kohdalla käytä osittaisintegrointia $$$\int \operatorname{u} \operatorname{dv} = \operatorname{u}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{du}$$$.
Olkoon $$$\operatorname{u}=\ln{\left(x \right)}$$$ ja $$$\operatorname{dv}=x^{3} dx$$$.
Tällöin $$$\operatorname{du}=\left(\ln{\left(x \right)}\right)^{\prime }dx=\frac{dx}{x}$$$ (vaiheet ovat nähtävissä ») ja $$$\operatorname{v}=\int{x^{3} d x}=\frac{x^{4}}{4}$$$ (vaiheet ovat nähtävissä »).
Siis,
$${\color{red}{\int{x^{3} \ln{\left(x \right)} d x}}}={\color{red}{\left(\ln{\left(x \right)} \cdot \frac{x^{4}}{4}-\int{\frac{x^{4}}{4} \cdot \frac{1}{x} d x}\right)}}={\color{red}{\left(\frac{x^{4} \ln{\left(x \right)}}{4} - \int{\frac{x^{3}}{4} d x}\right)}}$$
Sovella vakiokertoimen sääntöä $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ käyttäen $$$c=\frac{1}{4}$$$ ja $$$f{\left(x \right)} = x^{3}$$$:
$$\frac{x^{4} \ln{\left(x \right)}}{4} - {\color{red}{\int{\frac{x^{3}}{4} d x}}} = \frac{x^{4} \ln{\left(x \right)}}{4} - {\color{red}{\left(\frac{\int{x^{3} d x}}{4}\right)}}$$
Sovella potenssisääntöä $$$\int x^{n}\, dx = \frac{x^{n + 1}}{n + 1}$$$ $$$\left(n \neq -1 \right)$$$ käyttäen $$$n=3$$$:
$$\frac{x^{4} \ln{\left(x \right)}}{4} - \frac{{\color{red}{\int{x^{3} d x}}}}{4}=\frac{x^{4} \ln{\left(x \right)}}{4} - \frac{{\color{red}{\frac{x^{1 + 3}}{1 + 3}}}}{4}=\frac{x^{4} \ln{\left(x \right)}}{4} - \frac{{\color{red}{\left(\frac{x^{4}}{4}\right)}}}{4}$$
Näin ollen,
$$\int{x^{3} \ln{\left(x \right)} d x} = \frac{x^{4} \ln{\left(x \right)}}{4} - \frac{x^{4}}{16}$$
Sievennä:
$$\int{x^{3} \ln{\left(x \right)} d x} = \frac{x^{4} \left(4 \ln{\left(x \right)} - 1\right)}{16}$$
Lisää integrointivakio:
$$\int{x^{3} \ln{\left(x \right)} d x} = \frac{x^{4} \left(4 \ln{\left(x \right)} - 1\right)}{16}+C$$
Vastaus
$$$\int x^{3} \ln\left(x\right)\, dx = \frac{x^{4} \left(4 \ln\left(x\right) - 1\right)}{16} + C$$$A