Funktion $$$x^{3} \sin{\left(x^{2} \right)}$$$ integraali

Määritä $$$\int x^{3} \sin{\left(x^{2} \right)}\, dx$$$.

Olkoon $$$u=x^{2}$$$.

Tällöin $$$du=\left(x^{2}\right)^{\prime }dx = 2 x dx$$$ (vaiheet ovat nähtävissä ») ja saamme, että $$$x dx = \frac{du}{2}$$$.

Integraali muuttuu muotoon

$${\color{red}{\int{x^{3} \sin{\left(x^{2} \right)} d x}}} = {\color{red}{\int{\frac{u \sin{\left(u \right)}}{2} d u}}}$$

Sovella vakiokertoimen sääntöä $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ käyttäen $$$c=\frac{1}{2}$$$ ja $$$f{\left(u \right)} = u \sin{\left(u \right)}$$$:

$${\color{red}{\int{\frac{u \sin{\left(u \right)}}{2} d u}}} = {\color{red}{\left(\frac{\int{u \sin{\left(u \right)} d u}}{2}\right)}}$$

Integraalin $$$\int{u \sin{\left(u \right)} d u}$$$ kohdalla käytä osittaisintegrointia $$$\int \operatorname{t} \operatorname{dv} = \operatorname{t}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{dt}$$$.

Olkoon $$$\operatorname{t}=u$$$ ja $$$\operatorname{dv}=\sin{\left(u \right)} du$$$.

Tällöin $$$\operatorname{dt}=\left(u\right)^{\prime }du=1 du$$$ (vaiheet ovat nähtävissä ») ja $$$\operatorname{v}=\int{\sin{\left(u \right)} d u}=- \cos{\left(u \right)}$$$ (vaiheet ovat nähtävissä »).

Näin ollen,

$$\frac{{\color{red}{\int{u \sin{\left(u \right)} d u}}}}{2}=\frac{{\color{red}{\left(u \cdot \left(- \cos{\left(u \right)}\right)-\int{\left(- \cos{\left(u \right)}\right) \cdot 1 d u}\right)}}}{2}=\frac{{\color{red}{\left(- u \cos{\left(u \right)} - \int{\left(- \cos{\left(u \right)}\right)d u}\right)}}}{2}$$

Sovella vakiokertoimen sääntöä $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ käyttäen $$$c=-1$$$ ja $$$f{\left(u \right)} = \cos{\left(u \right)}$$$:

$$- \frac{u \cos{\left(u \right)}}{2} - \frac{{\color{red}{\int{\left(- \cos{\left(u \right)}\right)d u}}}}{2} = - \frac{u \cos{\left(u \right)}}{2} - \frac{{\color{red}{\left(- \int{\cos{\left(u \right)} d u}\right)}}}{2}$$

Kosinin integraali on $$$\int{\cos{\left(u \right)} d u} = \sin{\left(u \right)}$$$:

$$- \frac{u \cos{\left(u \right)}}{2} + \frac{{\color{red}{\int{\cos{\left(u \right)} d u}}}}{2} = - \frac{u \cos{\left(u \right)}}{2} + \frac{{\color{red}{\sin{\left(u \right)}}}}{2}$$

Muista, että $$$u=x^{2}$$$:

$$\frac{\sin{\left({\color{red}{u}} \right)}}{2} - \frac{{\color{red}{u}} \cos{\left({\color{red}{u}} \right)}}{2} = \frac{\sin{\left({\color{red}{x^{2}}} \right)}}{2} - \frac{{\color{red}{x^{2}}} \cos{\left({\color{red}{x^{2}}} \right)}}{2}$$

Näin ollen,

$$\int{x^{3} \sin{\left(x^{2} \right)} d x} = - \frac{x^{2} \cos{\left(x^{2} \right)}}{2} + \frac{\sin{\left(x^{2} \right)}}{2}$$

Lisää integrointivakio:

$$\int{x^{3} \sin{\left(x^{2} \right)} d x} = - \frac{x^{2} \cos{\left(x^{2} \right)}}{2} + \frac{\sin{\left(x^{2} \right)}}{2}+C$$

$$$\int x^{3} \sin{\left(x^{2} \right)}\, dx = \left(- \frac{x^{2} \cos{\left(x^{2} \right)}}{2} + \frac{\sin{\left(x^{2} \right)}}{2}\right) + C$$$A