Integralen av $$$- 9 x e^{- 3 x}$$$

Bestäm $$$\int \left(- 9 x e^{- 3 x}\right)\, dx$$$.

Tillämpa konstantfaktorregeln $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ med $$$c=-9$$$ och $$$f{\left(x \right)} = x e^{- 3 x}$$$:

$${\color{red}{\int{\left(- 9 x e^{- 3 x}\right)d x}}} = {\color{red}{\left(- 9 \int{x e^{- 3 x} d x}\right)}}$$

För integralen $$$\int{x e^{- 3 x} d x}$$$, använd partiell integration $$$\int \operatorname{u} \operatorname{dv} = \operatorname{u}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{du}$$$.

Låt $$$\operatorname{u}=x$$$ och $$$\operatorname{dv}=e^{- 3 x} dx$$$.

Då gäller $$$\operatorname{du}=\left(x\right)^{\prime }dx=1 dx$$$ (stegen kan ses ») och $$$\operatorname{v}=\int{e^{- 3 x} d x}=- \frac{e^{- 3 x}}{3}$$$ (stegen kan ses »).

Alltså,

$$- 9 {\color{red}{\int{x e^{- 3 x} d x}}}=- 9 {\color{red}{\left(x \cdot \left(- \frac{e^{- 3 x}}{3}\right)-\int{\left(- \frac{e^{- 3 x}}{3}\right) \cdot 1 d x}\right)}}=- 9 {\color{red}{\left(- \frac{x e^{- 3 x}}{3} - \int{\left(- \frac{e^{- 3 x}}{3}\right)d x}\right)}}$$

Tillämpa konstantfaktorregeln $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ med $$$c=- \frac{1}{3}$$$ och $$$f{\left(x \right)} = e^{- 3 x}$$$:

$$3 x e^{- 3 x} + 9 {\color{red}{\int{\left(- \frac{e^{- 3 x}}{3}\right)d x}}} = 3 x e^{- 3 x} + 9 {\color{red}{\left(- \frac{\int{e^{- 3 x} d x}}{3}\right)}}$$

Låt $$$u=- 3 x$$$ vara.

Då $$$du=\left(- 3 x\right)^{\prime }dx = - 3 dx$$$ (stegen kan ses »), och vi har att $$$dx = - \frac{du}{3}$$$.

Alltså,

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

Tillämpa konstantfaktorregeln $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ med $$$c=- \frac{1}{3}$$$ och $$$f{\left(u \right)} = e^{u}$$$:

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

Integralen av den exponentiella funktionen är $$$\int{e^{u} d u} = e^{u}$$$:

$$3 x e^{- 3 x} + {\color{red}{\int{e^{u} d u}}} = 3 x e^{- 3 x} + {\color{red}{e^{u}}}$$

Kom ihåg att $$$u=- 3 x$$$:

$$3 x e^{- 3 x} + e^{{\color{red}{u}}} = 3 x e^{- 3 x} + e^{{\color{red}{\left(- 3 x\right)}}}$$

Alltså,

$$\int{\left(- 9 x e^{- 3 x}\right)d x} = 3 x e^{- 3 x} + e^{- 3 x}$$

Förenkla:

$$\int{\left(- 9 x e^{- 3 x}\right)d x} = \left(3 x + 1\right) e^{- 3 x}$$

Lägg till integrationskonstanten:

$$\int{\left(- 9 x e^{- 3 x}\right)d x} = \left(3 x + 1\right) e^{- 3 x}+C$$

$$$\int \left(- 9 x e^{- 3 x}\right)\, dx = \left(3 x + 1\right) e^{- 3 x} + C$$$A