Интеграл x*e^(3*x+1) d{x}

1. Есть несколько способов вычислить этот интеграл.

   Метод #1

   1. Перепишите подынтегральное выражение:

      $x e^{3 x + 1} = e x e^{3 x}$

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

      $\int e x e^{3 x}\, dx = e \int x e^{3 x}\, dx$

      1. Используем интегрирование по частям:

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

         пусть $u{\left(x \right)} = x$ и пусть $\operatorname{dv}{\left(x \right)} = e^{3 x}$.

         Затем $\operatorname{du}{\left(x \right)} = 1$.

         Чтобы найти $v{\left(x \right)}$:

         1. Есть несколько способов вычислить этот интеграл.

            Метод #1

            1. пусть $u = 3 x$.

               Тогда пусть $du = 3 dx$ и подставим $\frac{du}{3}$:

               $\int \frac{e^{u}}{9}\, du$

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

                  $\int \frac{e^{u}}{3}\, du = \frac{\int e^{u}\, du}{3}$

                  1. Интеграл от экспоненты есть он же сам.

                     $\int e^{u}\, du = e^{u}$

                  Таким образом, результат будет: $\frac{e^{u}}{3}$

               Если сейчас заменить $u$ ещё в:

               $\frac{e^{3 x}}{3}$

            Метод #2

            1. пусть $u = e^{3 x}$.

               Тогда пусть $du = 3 e^{3 x} dx$ и подставим $\frac{du}{3}$:

               $\int \frac{1}{9}\, du$

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

                  $\int \frac{1}{3}\, du = \frac{\int 1\, du}{3}$

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

                     $\int 1\, du = u$

                  Таким образом, результат будет: $\frac{u}{3}$

               Если сейчас заменить $u$ ещё в:

               $\frac{e^{3 x}}{3}$

         Теперь решаем под-интеграл.

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

         $\int \frac{e^{3 x}}{3}\, dx = \frac{\int e^{3 x}\, dx}{3}$

         1. пусть $u = 3 x$.

            Тогда пусть $du = 3 dx$ и подставим $\frac{du}{3}$:

            $\int \frac{e^{u}}{9}\, du$

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

               $\int \frac{e^{u}}{3}\, du = \frac{\int e^{u}\, du}{3}$

               1. Интеграл от экспоненты есть он же сам.

                  $\int e^{u}\, du = e^{u}$

               Таким образом, результат будет: $\frac{e^{u}}{3}$

            Если сейчас заменить $u$ ещё в:

            $\frac{e^{3 x}}{3}$

         Таким образом, результат будет: $\frac{e^{3 x}}{9}$

      Таким образом, результат будет: $e \left(\frac{x e^{3 x}}{3} - \frac{e^{3 x}}{9}\right)$

   Метод #2

   1. Перепишите подынтегральное выражение:

      $x e^{3 x + 1} = e x e^{3 x}$

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

      $\int e x e^{3 x}\, dx = e \int x e^{3 x}\, dx$

      1. Используем интегрирование по частям:

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

         пусть $u{\left(x \right)} = x$ и пусть $\operatorname{dv}{\left(x \right)} = e^{3 x}$.

         Затем $\operatorname{du}{\left(x \right)} = 1$.

         Чтобы найти $v{\left(x \right)}$:

         1. пусть $u = 3 x$.

            Тогда пусть $du = 3 dx$ и подставим $\frac{du}{3}$:

            $\int \frac{e^{u}}{9}\, du$

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

               $\int \frac{e^{u}}{3}\, du = \frac{\int e^{u}\, du}{3}$

               1. Интеграл от экспоненты есть он же сам.

                  $\int e^{u}\, du = e^{u}$

               Таким образом, результат будет: $\frac{e^{u}}{3}$

            Если сейчас заменить $u$ ещё в:

            $\frac{e^{3 x}}{3}$

         Теперь решаем под-интеграл.

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

         $\int \frac{e^{3 x}}{3}\, dx = \frac{\int e^{3 x}\, dx}{3}$

         1. пусть $u = 3 x$.

            Тогда пусть $du = 3 dx$ и подставим $\frac{du}{3}$:

            $\int \frac{e^{u}}{9}\, du$

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

               $\int \frac{e^{u}}{3}\, du = \frac{\int e^{u}\, du}{3}$

               1. Интеграл от экспоненты есть он же сам.

                  $\int e^{u}\, du = e^{u}$

               Таким образом, результат будет: $\frac{e^{u}}{3}$

            Если сейчас заменить $u$ ещё в:

            $\frac{e^{3 x}}{3}$

         Таким образом, результат будет: $\frac{e^{3 x}}{9}$

      Таким образом, результат будет: $e \left(\frac{x e^{3 x}}{3} - \frac{e^{3 x}}{9}\right)$

2. Теперь упростить:

   $\frac{\left(3 x - 1\right) e^{3 x + 1}}{9}$

3. Добавляем постоянную интегрирования:

   $\frac{\left(3 x - 1\right) e^{3 x + 1}}{9}+ \mathrm{constant}$

Ответ:

$\frac{\left(3 x - 1\right) e^{3 x + 1}}{9}+ \mathrm{constant}$