Integral dari $$$x^{2} e^{- 2 x}$$$

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

Untuk integral $$$\int{x^{2} e^{- 2 x} d x}$$$, gunakan integrasi parsial $$$\int \operatorname{u} \operatorname{dv} = \operatorname{u}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{du}$$$.

Misalkan $$$\operatorname{u}=x^{2}$$$ dan $$$\operatorname{dv}=e^{- 2 x} dx$$$.

Maka $$$\operatorname{du}=\left(x^{2}\right)^{\prime }dx=2 x dx$$$ (langkah-langkah dapat dilihat di ») dan $$$\operatorname{v}=\int{e^{- 2 x} d x}=- \frac{e^{- 2 x}}{2}$$$ (langkah-langkah dapat dilihat di »).

Integralnya menjadi

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

Terapkan aturan pengali konstanta $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ dengan $$$c=-1$$$ dan $$$f{\left(x \right)} = x e^{- 2 x}$$$:

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

Untuk integral $$$\int{x e^{- 2 x} d x}$$$, gunakan integrasi parsial $$$\int \operatorname{u} \operatorname{dv} = \operatorname{u}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{du}$$$.

Misalkan $$$\operatorname{u}=x$$$ dan $$$\operatorname{dv}=e^{- 2 x} dx$$$.

Maka $$$\operatorname{du}=\left(x\right)^{\prime }dx=1 dx$$$ (langkah-langkah dapat dilihat di ») dan $$$\operatorname{v}=\int{e^{- 2 x} d x}=- \frac{e^{- 2 x}}{2}$$$ (langkah-langkah dapat dilihat di »).

Integral tersebut dapat ditulis ulang sebagai

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

Terapkan aturan pengali konstanta $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ dengan $$$c=- \frac{1}{2}$$$ dan $$$f{\left(x \right)} = e^{- 2 x}$$$:

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

Misalkan $$$u=- 2 x$$$.

Kemudian $$$du=\left(- 2 x\right)^{\prime }dx = - 2 dx$$$ (langkah-langkah dapat dilihat di »), dan kita memperoleh $$$dx = - \frac{du}{2}$$$.

Dengan demikian,

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

Terapkan aturan pengali konstanta $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ dengan $$$c=- \frac{1}{2}$$$ dan $$$f{\left(u \right)} = e^{u}$$$:

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

Integral dari fungsi eksponensial adalah $$$\int{e^{u} d u} = e^{u}$$$:

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

Ingat bahwa $$$u=- 2 x$$$:

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

Oleh karena itu,

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

Sederhanakan:

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

Tambahkan konstanta integrasi:

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

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