$$$e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)}$$$ 的积分

求$$$\int e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)}\, dt$$$。

对于积分$$$\int{e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)} d t}$$$，使用分部积分法$$$\int \operatorname{u} \operatorname{dv} = \operatorname{u}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{du}$$$。

设 $$$\operatorname{u}=\sin{\left(3 t \right)}$$$ 和 $$$\operatorname{dv}=e^{3 t} dt$$$。

则 $$$\operatorname{du}=\left(\sin{\left(3 t \right)}\right)^{\prime }dt=3 \cos{\left(3 t \right)} dt$$$ (步骤见 »)，并且 $$$\operatorname{v}=\int{e^{3 t} d t}=\frac{e^{3 t}}{3}$$$ (步骤见 »)。

因此，

$${\color{red}{\int{e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)} d t}}}={\color{red}{\left(\sin{\left(3 t \right)} \cdot \frac{e^{3 t}}{3}-\int{\frac{e^{3 t}}{3} \cdot 3 \cos{\left(3 t \right)} d t}\right)}}={\color{red}{\left(\frac{e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)}}{3} - \int{e^{3 t} \cos{\left(3 t \right)} d t}\right)}}$$

对于积分$$$\int{e^{3 t} \cos{\left(3 t \right)} d t}$$$，使用分部积分法$$$\int \operatorname{u} \operatorname{dv} = \operatorname{u}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{du}$$$。

设 $$$\operatorname{u}=\cos{\left(3 t \right)}$$$ 和 $$$\operatorname{dv}=e^{3 t} dt$$$。

则 $$$\operatorname{du}=\left(\cos{\left(3 t \right)}\right)^{\prime }dt=- 3 \sin{\left(3 t \right)} dt$$$ (步骤见 »)，并且 $$$\operatorname{v}=\int{e^{3 t} d t}=\frac{e^{3 t}}{3}$$$ (步骤见 »)。

因此，

$$\frac{e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)}}{3} - {\color{red}{\int{e^{3 t} \cos{\left(3 t \right)} d t}}}=\frac{e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)}}{3} - {\color{red}{\left(\cos{\left(3 t \right)} \cdot \frac{e^{3 t}}{3}-\int{\frac{e^{3 t}}{3} \cdot \left(- 3 \sin{\left(3 t \right)}\right) d t}\right)}}=\frac{e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)}}{3} - {\color{red}{\left(\frac{e^{3 t} \cos{\left(3 t \right)}}{3} - \int{\left(- e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)}\right)d t}\right)}}$$

对 $$$c=-1$$$ 和 $$$f{\left(t \right)} = e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)}$$$ 应用常数倍法则 $$$\int c f{\left(t \right)}\, dt = c \int f{\left(t \right)}\, dt$$$：

$$\frac{e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)}}{3} - \frac{e^{3 t} \cos{\left(3 t \right)}}{3} + {\color{red}{\int{\left(- e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)}\right)d t}}} = \frac{e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)}}{3} - \frac{e^{3 t} \cos{\left(3 t \right)}}{3} + {\color{red}{\left(- \int{e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)} d t}\right)}}$$

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：

$$\int{e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)} d t} = \frac{e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)}}{3} - \frac{e^{3 t} \cos{\left(3 t \right)}}{3} - \int{e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)} d t}$$

解得

$$\int{e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)} d t} = \frac{\left(\sin{\left(3 t \right)} - \cos{\left(3 t \right)}\right) e^{3 t}}{6}$$

因此，

$$\int{e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)} d t} = \frac{\left(\sin{\left(3 t \right)} - \cos{\left(3 t \right)}\right) e^{3 t}}{6}$$

化简：

$$\int{e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)} d t} = - \frac{\sqrt{2} e^{3 t} \cos{\left(3 t + \frac{\pi}{4} \right)}}{6}$$

加上积分常数：

$$\int{e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)} d t} = - \frac{\sqrt{2} e^{3 t} \cos{\left(3 t + \frac{\pi}{4} \right)}}{6}+C$$

$$$\int e^{3 t} \sin{\left(3 t \right)}\, dt = - \frac{\sqrt{2} e^{3 t} \cos{\left(3 t + \frac{\pi}{4} \right)}}{6} + C$$$A