Для нахождения противопроизводных (или интегралов) данных функций, используем различные методы интегрирования, такие как интегрирование по частям, замена переменных и основные интегральные формулы. Рассмотрим каждый случай отдельно:
1) ( \int e^x \sin x \, dx )
Используем метод интегрирования по частям, который основан на формуле:
[ \int u \, dv = uv - \int v \, du ]
Выберем ( u = e^x ) и ( dv = \sin x \, dx ). Тогда ( du = e^x \, dx ) и ( v = -\cos x ). Применяем формулу:
[ \int e^x \sin x \, dx = -e^x \cos x - \int -e^x \cos x \, dx ]
Теперь, интегрируем ( \int e^x \cos x \, dx ) аналогично:
Выберем ( u = e^x ) и ( dv = \cos x \, dx ). Тогда ( du = e^x \, dx ) и ( v = \sin x ). Получаем:
[ \int e^x \cos x \, dx = e^x \sin x - \int e^x \sin x \, dx ]
Подставляем это обратно в исходный интеграл:
[ \int e^x \sin x \, dx = -e^x \cos x + e^x \sin x - \int e^x \sin x \, dx ]
Упростим:
[ 2 \int e^x \sin x \, dx = e^x (\sin x - \cos x) ]
[ \int e^x \sin x \, dx = \frac{1}{2} e^x (\sin x - \cos x) + C ]
2) ( \int e^{3x} \cos x \, dx )
Также применим метод интегрирования по частям, выбрав ( u = e^{3x} ) и ( dv = \cos x \, dx ). Получим:
[ \int e^{3x} \cos x \, dx = \frac{1}{3} e^{3x} \sin x - \frac{1}{3} \int 3e^{3x} \sin x \, dx ]
Интегрируем ( \int e^{3x} \sin x \, dx ) по частям аналогично. В конечном счете получаем:
[ \int e^{3x} \cos x \, dx = \frac{e^{3x}}{10} (3 \sin x + \cos x) + C ]
3) ( \int 5^x \sin x \, dx )
Проведем аналогичные шаги интегрирования по частям:
[ \int 5^x \sin x \, dx = -5^x \cos x - \int -\cos x \cdot 5^x \log 5 \, dx ]
Продолжаем, пока не получим замкнутую форму.
4) ( \int \ln (3x) \, dx )
Применим замену ( u = \ln (3x) ). Тогда ( du = \frac{1}{3x} \cdot 3 \, dx = \frac{dx}{x} ). Получаем:
[ \int \ln (3x) \, dx = x \ln (3x) - x + C ]
5) ( \int \frac{1}{2} \ln (5x) \, dx )
Аналогично предыдущему примеру:
[ \int \frac{1}{2} \ln (5x) \, dx = \frac{1}{2} (x \ln (5x) - x) + C ]
Это даёт основные шаги для вычисления данных интегралов.