$$$x \sin{\left(\frac{x}{2} \right)}$$$ 的积分

求$$$\int x \sin{\left(\frac{x}{2} \right)}\, dx$$$。

对于积分$$$\int{x \sin{\left(\frac{x}{2} \right)} d x}$$$，使用分部积分法$$$\int \operatorname{u} \operatorname{dv} = \operatorname{u}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{du}$$$。

设 $$$\operatorname{u}=x$$$ 和 $$$\operatorname{dv}=\sin{\left(\frac{x}{2} \right)} dx$$$。

则 $$$\operatorname{du}=\left(x\right)^{\prime }dx=1 dx$$$ (步骤见 »)，并且 $$$\operatorname{v}=\int{\sin{\left(\frac{x}{2} \right)} d x}=- 2 \cos{\left(\frac{x}{2} \right)}$$$ (步骤见 »)。

因此，

$${\color{red}{\int{x \sin{\left(\frac{x}{2} \right)} d x}}}={\color{red}{\left(x \cdot \left(- 2 \cos{\left(\frac{x}{2} \right)}\right)-\int{\left(- 2 \cos{\left(\frac{x}{2} \right)}\right) \cdot 1 d x}\right)}}={\color{red}{\left(- 2 x \cos{\left(\frac{x}{2} \right)} - \int{\left(- 2 \cos{\left(\frac{x}{2} \right)}\right)d x}\right)}}$$

对 $$$c=-2$$$ 和 $$$f{\left(x \right)} = \cos{\left(\frac{x}{2} \right)}$$$ 应用常数倍法则 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$：

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

设$$$u=\frac{x}{2}$$$。

则$$$du=\left(\frac{x}{2}\right)^{\prime }dx = \frac{dx}{2}$$$ (步骤见»)，并有$$$dx = 2 du$$$。

积分变为

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

对 $$$c=2$$$ 和 $$$f{\left(u \right)} = \cos{\left(u \right)}$$$ 应用常数倍法则 $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$：

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

余弦函数的积分为 $$$\int{\cos{\left(u \right)} d u} = \sin{\left(u \right)}$$$：

$$- 2 x \cos{\left(\frac{x}{2} \right)} + 4 {\color{red}{\int{\cos{\left(u \right)} d u}}} = - 2 x \cos{\left(\frac{x}{2} \right)} + 4 {\color{red}{\sin{\left(u \right)}}}$$

回忆一下 $$$u=\frac{x}{2}$$$:

$$- 2 x \cos{\left(\frac{x}{2} \right)} + 4 \sin{\left({\color{red}{u}} \right)} = - 2 x \cos{\left(\frac{x}{2} \right)} + 4 \sin{\left({\color{red}{\left(\frac{x}{2}\right)}} \right)}$$

因此，

$$\int{x \sin{\left(\frac{x}{2} \right)} d x} = - 2 x \cos{\left(\frac{x}{2} \right)} + 4 \sin{\left(\frac{x}{2} \right)}$$

加上积分常数：

$$\int{x \sin{\left(\frac{x}{2} \right)} d x} = - 2 x \cos{\left(\frac{x}{2} \right)} + 4 \sin{\left(\frac{x}{2} \right)}+C$$

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