AMKbook.Net Задачи должны иметь решение

Задача №1419

Условие

Найти интеграл \(\displaystyle{\int{e^{ax}\cos{nx}}dx}\).

Решение

Если \(\displaystyle{a=n=0}\), то:

\[ \int{e^{ax}\cos{nx}}dx =\int{dx}=x+C. \]

Если \(\displaystyle{a=0}\), \(\displaystyle{n\neq{0}}\), то:

\[ \int{e^{ax}\cos{nx}}dx =\int\cos{nx}dx=\frac{\sin{nx}}{n}+C. \]

Если \(\displaystyle{a\neq{0}}\), \(\displaystyle{n=0}\), то:

\[ \int{e^{ax}\cos{nx}}dx =\int{e^{ax}}dx =\frac{e^{ax}}{a}+C \]

Если \(\displaystyle{a\neq{0}}\), \(\displaystyle{n\neq{0}}\), то:

\[ \int{e^{ax}\cos{nx}}dx =\left[\begin{aligned}& u=e^{ax};\,du=ae^{ax}dx.\\& dv=\cos{nx}dx;\;v=\frac{\sin{nx}}{n}.\end{aligned}\right] =\frac{e^{ax}\sin{nx}}{n}-\frac{a}{n}\int{e^{ax}\sin{nx}}dx=\\ =\left[\begin{aligned}& u=e^{ax};\,du=ae^{ax}dx.\\& dv=\sin{nx}dx;\;v=-\frac{\cos{nx}}{n}.\end{aligned}\right] =\frac{e^{ax}\sin{nx}}{n}-\frac{a}{n}\cdot\left(-\frac{e^{ax}\cos{nx}}{n}+\frac{a}{n}\int{e^{ax}\cos{nx}}dx\right)=\\ =\frac{e^{ax}\sin{nx}}{n}+\frac{ae^{ax}\cos{nx}}{n^2}-\frac{a^2}{n^2}\int{e^{ax}\cos{nx}}dx. \]
\[ \int{e^{ax}\cos{nx}}dx =\frac{e^{ax}\sin{nx}}{n}+\frac{ae^{ax}\cos{nx}}{n^2}-\frac{a^2}{n^2}\int{e^{ax}\cos{nx}}dx;\\ \int{e^{ax}\cos{nx}}dx= \frac{e^{ax}(n\sin{nx}+a\cos{nx})}{n^2+a^2}+C. \]

Ответ:

\(\displaystyle{\frac{e^{ax}(n\sin{nx}+a\cos{nx})}{n^2+a^2}+C}\)

Источники задачи

Задачник №1Берман "Сборник задач по курсу математического анализа"
Глава №6Неопределённый интеграл. Интегральное исчисление
Параграф №2Основные методы интегрирования
Задача №1862
Задачник №3Кудрявцев "Сборник задач по математическому анализу" (том №2)
Параграф №1Общие приёмы и методы интегрирования
Задача №24
Пункт №4