$$$e^{4 \theta} \sin{\left(5 \theta \right)}$$$ 的积分

求$$$\int e^{4 \theta} \sin{\left(5 \theta \right)}\, d\theta$$$。

对于积分$$$\int{e^{4 \theta} \sin{\left(5 \theta \right)} d \theta}$$$，使用分部积分法$$$\int \operatorname{u} \operatorname{dv} = \operatorname{u}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{du}$$$。

设 $$$\operatorname{u}=\sin{\left(5 \theta \right)}$$$ 和 $$$\operatorname{dv}=e^{4 \theta} d\theta$$$。

则 $$$\operatorname{du}=\left(\sin{\left(5 \theta \right)}\right)^{\prime }d\theta=5 \cos{\left(5 \theta \right)} d\theta$$$ (步骤见 »)，并且 $$$\operatorname{v}=\int{e^{4 \theta} d \theta}=\frac{e^{4 \theta}}{4}$$$ (步骤见 »)。

因此，

$${\color{red}{\int{e^{4 \theta} \sin{\left(5 \theta \right)} d \theta}}}={\color{red}{\left(\sin{\left(5 \theta \right)} \cdot \frac{e^{4 \theta}}{4}-\int{\frac{e^{4 \theta}}{4} \cdot 5 \cos{\left(5 \theta \right)} d \theta}\right)}}={\color{red}{\left(\frac{e^{4 \theta} \sin{\left(5 \theta \right)}}{4} - \int{\frac{5 e^{4 \theta} \cos{\left(5 \theta \right)}}{4} d \theta}\right)}}$$

对 $$$c=\frac{5}{4}$$$ 和 $$$f{\left(\theta \right)} = e^{4 \theta} \cos{\left(5 \theta \right)}$$$ 应用常数倍法则 $$$\int c f{\left(\theta \right)}\, d\theta = c \int f{\left(\theta \right)}\, d\theta$$$：

$$\frac{e^{4 \theta} \sin{\left(5 \theta \right)}}{4} - {\color{red}{\int{\frac{5 e^{4 \theta} \cos{\left(5 \theta \right)}}{4} d \theta}}} = \frac{e^{4 \theta} \sin{\left(5 \theta \right)}}{4} - {\color{red}{\left(\frac{5 \int{e^{4 \theta} \cos{\left(5 \theta \right)} d \theta}}{4}\right)}}$$

对于积分$$$\int{e^{4 \theta} \cos{\left(5 \theta \right)} d \theta}$$$，使用分部积分法$$$\int \operatorname{u} \operatorname{dv} = \operatorname{u}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{du}$$$。

设 $$$\operatorname{u}=\cos{\left(5 \theta \right)}$$$ 和 $$$\operatorname{dv}=e^{4 \theta} d\theta$$$。

则 $$$\operatorname{du}=\left(\cos{\left(5 \theta \right)}\right)^{\prime }d\theta=- 5 \sin{\left(5 \theta \right)} d\theta$$$ (步骤见 »)，并且 $$$\operatorname{v}=\int{e^{4 \theta} d \theta}=\frac{e^{4 \theta}}{4}$$$ (步骤见 »)。

该积分可以改写为

$$\frac{e^{4 \theta} \sin{\left(5 \theta \right)}}{4} - \frac{5 {\color{red}{\int{e^{4 \theta} \cos{\left(5 \theta \right)} d \theta}}}}{4}=\frac{e^{4 \theta} \sin{\left(5 \theta \right)}}{4} - \frac{5 {\color{red}{\left(\cos{\left(5 \theta \right)} \cdot \frac{e^{4 \theta}}{4}-\int{\frac{e^{4 \theta}}{4} \cdot \left(- 5 \sin{\left(5 \theta \right)}\right) d \theta}\right)}}}{4}=\frac{e^{4 \theta} \sin{\left(5 \theta \right)}}{4} - \frac{5 {\color{red}{\left(\frac{e^{4 \theta} \cos{\left(5 \theta \right)}}{4} - \int{\left(- \frac{5 e^{4 \theta} \sin{\left(5 \theta \right)}}{4}\right)d \theta}\right)}}}{4}$$

对 $$$c=- \frac{5}{4}$$$ 和 $$$f{\left(\theta \right)} = e^{4 \theta} \sin{\left(5 \theta \right)}$$$ 应用常数倍法则 $$$\int c f{\left(\theta \right)}\, d\theta = c \int f{\left(\theta \right)}\, d\theta$$$：

$$\frac{e^{4 \theta} \sin{\left(5 \theta \right)}}{4} - \frac{5 e^{4 \theta} \cos{\left(5 \theta \right)}}{16} + \frac{5 {\color{red}{\int{\left(- \frac{5 e^{4 \theta} \sin{\left(5 \theta \right)}}{4}\right)d \theta}}}}{4} = \frac{e^{4 \theta} \sin{\left(5 \theta \right)}}{4} - \frac{5 e^{4 \theta} \cos{\left(5 \theta \right)}}{16} + \frac{5 {\color{red}{\left(- \frac{5 \int{e^{4 \theta} \sin{\left(5 \theta \right)} d \theta}}{4}\right)}}}{4}$$

我们得到了一个之前见过的积分。

因此，我们得到了关于该积分的如下简单等式：

$$\int{e^{4 \theta} \sin{\left(5 \theta \right)} d \theta} = \frac{e^{4 \theta} \sin{\left(5 \theta \right)}}{4} - \frac{5 e^{4 \theta} \cos{\left(5 \theta \right)}}{16} - \frac{25 \int{e^{4 \theta} \sin{\left(5 \theta \right)} d \theta}}{16}$$

解得

$$\int{e^{4 \theta} \sin{\left(5 \theta \right)} d \theta} = \frac{\left(4 \sin{\left(5 \theta \right)} - 5 \cos{\left(5 \theta \right)}\right) e^{4 \theta}}{41}$$

因此，

$$\int{e^{4 \theta} \sin{\left(5 \theta \right)} d \theta} = \frac{\left(4 \sin{\left(5 \theta \right)} - 5 \cos{\left(5 \theta \right)}\right) e^{4 \theta}}{41}$$

加上积分常数：

$$\int{e^{4 \theta} \sin{\left(5 \theta \right)} d \theta} = \frac{\left(4 \sin{\left(5 \theta \right)} - 5 \cos{\left(5 \theta \right)}\right) e^{4 \theta}}{41}+C$$

$$$\int e^{4 \theta} \sin{\left(5 \theta \right)}\, d\theta = \frac{\left(4 \sin{\left(5 \theta \right)} - 5 \cos{\left(5 \theta \right)}\right) e^{4 \theta}}{41} + C$$$A