¿Cómo encuentro la integral int (x ^ 2 * sin (pix)) dx?

¿Cómo encuentro la integral int (x ^ 2 * sin (pix)) dx?
Anonim

Utilizando la integración por partes,

# intx ^ 2sinpixdx #

#=#

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

Recuerda que la integración por partes utiliza la fórmula:

# intu # # dv # = #uv - intv # # du #

Que se basa en la regla del producto para derivados:

#uv = vdu + udv #

Para utilizar esta fórmula, debemos decidir qué término será # u #y que será # dv #. Una forma útil de averiguar qué término va a dónde está el ILATE método.

Trig inverso

Logaritmos

Álgebra

Trigonometría

Exponenciales

Esto le da un orden de prioridad para el cual se usa el término "# u #", así que todo lo que queda se convierte en nuestro # dv #. Nuestra función contiene una # x ^ 2 # y un # sinpix #, entonces el método ILATE nos dice que # x ^ 2 # debe ser utilizado como nuestro # u #, ya que es algebraico y más alto en la lista que # sinpix #, que es trig.

Ahora tenemos:

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

Los siguientes artículos que necesitamos en la fórmula son "# du #"y"# v #", que obtenemos al encontrar el derivado de"# u #"y la integral de"# dv #'.

El derivado se obtiene utilizando la regla de poder:

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

Para la integral, podemos usar la sustitución.

utilizando #w = pix #, terminamos con # (- 1 / pi) cosw #

Ahora tenemos:

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

Al conectarnos con nuestra fórmula original de integración por partes, tenemos:

# intu # # dv # = #uv - intv # # du #

#=#

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

Ahora nos queda otra integral que debemos utilizar la Integración por Partes una vez más para resolver. Tirando de la #2# Fuera de la integral, nos quedamos con #u = x #, #dv = cospix #. Al pasar por el mismo proceso de antes, obtenemos:

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

Esta última integral la podemos resolver con una ronda final de sustitución, dándonos:

# (1 / pi) intsinpixdx = (-1 / pi ^ 2) cospix #

Colocando todo lo que hemos encontrado juntos, ahora tenemos:

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

Ahora podemos simplificar los negativos y el paréntesis para obtener nuestra respuesta final:

# intx ^ 2sinpixdx = #

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

La clave es recordar que terminará con una cadena de múltiples términos que se sumarán o restarán juntos. Continuamente está dividiendo la integral en partes más pequeñas y manejables que debe seguir para la respuesta final.