Интеграл x*atan(2*x) d{x}

1. Используем интегрирование по частям:

   $\int \operatorname{u} \operatorname{dv} = \operatorname{u}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{du}$

   пусть $u{\left(x \right)} = \operatorname{atan}{\left(2 x \right)}$ и пусть $\operatorname{dv}{\left(x \right)} = x$.

   Затем $\operatorname{du}{\left(x \right)} = \frac{2}{4 x^{2} + 1}$.

   Чтобы найти $v{\left(x \right)}$:

   1. Интеграл $x^{n}$ есть $\frac{x^{n + 1}}{n + 1}$ когда $n \neq -1$:

      $\int x\, dx = \frac{x^{2}}{2}$

   Теперь решаем под-интеграл.

2. Перепишите подынтегральное выражение:

   $\frac{x^{2}}{4 x^{2} + 1} = \frac{1}{4} - \frac{1}{4 \cdot \left(4 x^{2} + 1\right)}$

3. Интегрируем почленно:

   1. Интеграл от константы есть эта константа, умноженная на переменную интегрирования:

      $\int \frac{1}{4}\, dx = \frac{x}{4}$

   1. Интеграл от произведения функции на константу есть эта константа на интеграл от данной функции:

      $\int \left(- \frac{1}{4 \cdot \left(4 x^{2} + 1\right)}\right)\, dx = - \frac{\int \frac{1}{4 x^{2} + 1}\, dx}{4}$

      1. Интеграл $\frac{1}{x^{2} + 1}$ есть $\frac{\operatorname{atan}{\left(2 x \right)}}{2}$.

      Таким образом, результат будет: $- \frac{\operatorname{atan}{\left(2 x \right)}}{8}$

   Результат есть: $\frac{x}{4} - \frac{\operatorname{atan}{\left(2 x \right)}}{8}$

4. Добавляем постоянную интегрирования:

   $\frac{x^{2} \operatorname{atan}{\left(2 x \right)}}{2} - \frac{x}{4} + \frac{\operatorname{atan}{\left(2 x \right)}}{8}+ \mathrm{constant}$

Ответ:

$\frac{x^{2} \operatorname{atan}{\left(2 x \right)}}{2} - \frac{x}{4} + \frac{\operatorname{atan}{\left(2 x \right)}}{8}+ \mathrm{constant}$