$$$x$$$ değişkenine göre $$$x \cos{\left(\pi n x \right)}$$$ fonksiyonunun integrali

Bulun: $$$\int x \cos{\left(\pi n x \right)}\, dx$$$.

$$$\int{x \cos{\left(\pi n x \right)} d x}$$$ integrali için, kısmi integrasyonu $$$\int \operatorname{u} \operatorname{dv} = \operatorname{u}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{du}$$$ kullanın.

$$$\operatorname{u}=x$$$ ve $$$\operatorname{dv}=\cos{\left(\pi n x \right)} dx$$$ olsun.

O halde $$$\operatorname{du}=\left(x\right)^{\prime }dx=1 dx$$$ (adımlar için bkz. ») ve $$$\operatorname{v}=\int{\cos{\left(\pi n x \right)} d x}=\frac{\sin{\left(\pi n x \right)}}{\pi n}$$$ (adımlar için bkz. »).

O halde,

$${\color{red}{\int{x \cos{\left(\pi n x \right)} d x}}}={\color{red}{\left(x \cdot \frac{\sin{\left(\pi n x \right)}}{\pi n}-\int{\frac{\sin{\left(\pi n x \right)}}{\pi n} \cdot 1 d x}\right)}}={\color{red}{\left(- \int{\frac{\sin{\left(\pi n x \right)}}{\pi n} d x} + \frac{x \sin{\left(\pi n x \right)}}{\pi n}\right)}}$$

Sabit katsayı kuralı $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$'i $$$c=\frac{1}{\pi n}$$$ ve $$$f{\left(x \right)} = \sin{\left(\pi n x \right)}$$$ ile uygula:

$$- {\color{red}{\int{\frac{\sin{\left(\pi n x \right)}}{\pi n} d x}}} + \frac{x \sin{\left(\pi n x \right)}}{\pi n} = - {\color{red}{\frac{\int{\sin{\left(\pi n x \right)} d x}}{\pi n}}} + \frac{x \sin{\left(\pi n x \right)}}{\pi n}$$

$$$u=\pi n x$$$ olsun.

Böylece $$$du=\left(\pi n x\right)^{\prime }dx = \pi n dx$$$ (adımlar » görülebilir) ve $$$dx = \frac{du}{\pi n}$$$ elde ederiz.

Dolayısıyla,

$$\frac{x \sin{\left(\pi n x \right)}}{\pi n} - \frac{{\color{red}{\int{\sin{\left(\pi n x \right)} d x}}}}{\pi n} = \frac{x \sin{\left(\pi n x \right)}}{\pi n} - \frac{{\color{red}{\int{\frac{\sin{\left(u \right)}}{\pi n} d u}}}}{\pi n}$$

Sabit katsayı kuralı $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$'i $$$c=\frac{1}{\pi n}$$$ ve $$$f{\left(u \right)} = \sin{\left(u \right)}$$$ ile uygula:

$$\frac{x \sin{\left(\pi n x \right)}}{\pi n} - \frac{{\color{red}{\int{\frac{\sin{\left(u \right)}}{\pi n} d u}}}}{\pi n} = \frac{x \sin{\left(\pi n x \right)}}{\pi n} - \frac{{\color{red}{\frac{\int{\sin{\left(u \right)} d u}}{\pi n}}}}{\pi n}$$

Sinüsün integrali $$$\int{\sin{\left(u \right)} d u} = - \cos{\left(u \right)}$$$:

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

Hatırlayın ki $$$u=\pi n x$$$:

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

Dolayısıyla,

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

Sadeleştirin:

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

İntegrasyon sabitini ekleyin:

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

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