Hvordan finder jeg den integrerede int (x ^ 2 * sin (pix)) dx?

Hvordan finder jeg den integrerede int (x ^ 2 * sin (pix)) dx?
Anonim

Brug af integration af dele,

# Intx ^ 2sinpixdx #

#=#

# (- 1 / pi) x ^ 2cospix + ((2) / pi ^ 2) xsinpix + (2 / pi ^ 3) cospix + C #

Husk at integration af dele bruger formlen:

# Intu # # Dv # = #uv - intv # # Du #

Hvilket er baseret på produktreglen for derivater:

#uv = vdu + udv #

For at bruge denne formel skal vi bestemme hvilket udtryk der vil være # U #, og som vil være # Dv #. En nyttig måde at finde ud af, hvilket udtryk der går, er ILATE metode.

Inverse Trig

logaritmer

Algebra

Trig

exponentials

Dette giver dig en prioriteret rækkefølge, hvilken term bruges til "# U #", så hvad der er tilbage, bliver vores # Dv #. Vores funktion indeholder en # X ^ 2 # og a # Sinpix #, så ILATE-metoden fortæller os det # X ^ 2 # bør bruges som vores # U #, da det er algebraisk og højere på listen end # Sinpix #, som er trig.

Vi har nu:

#u = x ^ 2 #, #dv = sinpix #

De næste ting vi har brug for i formlen er "# Du #"og"# V #", som vi får ved at finde derivatet af"# U #"og integralet af"# Dv #'.

Derivatet opnås ved anvendelse af effektreglen:

# d / dxx ^ 2 = 2x = du #

For integralet kan vi bruge substitution.

ved brug af #w = pix #vi ender med # (- 1 / pi) cosw #

Vi har nu:

#du = 2x dx #, #v = ## (- 1 / pi) cospix #

Plugging i vores oprindelige Integration by Parts formel har vi:

# Intu # # Dv # = #uv - intv # # Du #

#=#

# intx ^ 2sinpixdx = (-1 / pi) x ^ 2cospix - (-1 / pi) int2xcospixdx #

Vi er nu tilbage med et andet integreret, som vi skal bruge Integration by Parts igen for at løse. Ved at trække #2# ud af integralet, vi er tilbage med #u = x #, #dv = cospix #. Ved at gå igennem den samme proces før, får vi:

#intxcospixdx = (1 / pi) xsinpix - (1 / pi) intsinpixdx #

Denne sidste integral kan vi løse med en endelig ombytningsrunde, der giver os:

# (1 / pi) intsinpixdx = (-1 / pi2) cospix #

Placering af alt, hvad vi har fundet sammen, har vi nu:

# (- 1 / pi) x ^ 2cospix - (-2 / pi) (1 / pi) xsinpix - (-1 / pi2) cospix

Nu kan vi forenkle negativerne og parenteserne for at få vores sidste svar:

# intx ^ 2sinpixdx = #

# (- 1 / pi) x ^ 2cospix + ((2) / pi ^ 2) xsinpix + (2 / pi ^ 3) cospix + C #

Nøglen er at huske at du vil ende med en kæde af flere udtryk, der tilføjes eller trækkes sammen. Du spænder hele tiden integreret i mindre, håndterbare dele, som du skal holde styr på for det endelige svar.