AMKbook.Net Задачи должны иметь решение

Задача №1409

Условие

Найти интеграл \(\displaystyle{\int{x^2a^x}dx}\).

Решение

Если \(\displaystyle{a=1}\), то \(\displaystyle{\int{x^2a^x}dx=\int{x^2}dx=\frac{x^3}{3}+C}\). Если \(\displaystyle{a\gt{0}}\) и \(\displaystyle{a\neq{1}}\), то:

\[ \int{x^2a^x}dx =\left[\begin{aligned}&u=x^2;\,du=2xdx.\\&dv=a^xdx;\;v=\frac{a^x}{\ln{a}}.\end{aligned}\right] =\frac{x^2a^x}{\ln{a}}-\frac{2}{\ln{a}}\int{xa^x}dx=\\ =\left[\begin{aligned}&u=x;\,du=dx.\\&dv=a^xdx;\;v=\frac{a^x}{\ln{a}}.\end{aligned}\right] =\frac{x^2a^x}{\ln{a}}-\frac{2}{\ln{a}}\cdot\left(\frac{xa^x}{\ln{a}}-\frac{1}{\ln{a}}\int{a^x}dx\right)=\\ =\frac{x^2a^x}{\ln{a}}-\frac{2}{\ln{a}}\cdot\left(\frac{xa^x}{\ln{a}}-\frac{1}{\ln{a}}\cdot\frac{a^x}{\ln{a}}\right)+C =\frac{x^2a^x}{\ln{a}}-\frac{2xa^x}{\ln^2{a}}+\frac{2a^x}{\ln^3{a}}+C \]

Ответ:

\(\displaystyle{\frac{a^x}{\ln{a}}\cdot\left(x^2-\frac{2x}{\ln{a}}+\frac{2}{\ln^2{a}}\right)+C}\)

Источники задачи

Задачник №1Берман "Сборник задач по курсу математического анализа"
Глава №6Неопределённый интеграл. Интегральное исчисление
Параграф №2Основные методы интегрирования
Задача №1852