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(5) \( \int x e^{-2 x} d x \)

Ask by Horton Rojas. in India
Jan 24,2025

Solución de tutoría real

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The integral of \( x e^{-2x} \) with respect to \( x \) is \( -\frac{x}{2e^{2x}} - \frac{1}{4e^{2x}} + C \).

Solución

Calculate the integral \( \int x e^{-2x} dx \). Evaluate the integral by following steps: - step0: Evaluate using partial integration formula: \(\int xe^{-2x} dx\) - step1: Prepare for integration by parts: \(\begin{align}&u=x\\&dv=e^{-2x}dx\end{align}\) - step2: Calculate the derivative: \(\begin{align}&du=dx\\&dv=e^{-2x}dx\end{align}\) - step3: Evaluate the integral: \(\begin{align}&du=dx\\&v=-\frac{1}{2e^{2x}}\end{align}\) - step4: Substitute the values into formula: \(x\left(-\frac{1}{2e^{2x}}\right)-\int 1\times \left(-\frac{1}{2e^{2x}}\right) dx\) - step5: Calculate: \(-\frac{x}{2e^{2x}}-\int -\frac{1}{2e^{2x}} dx\) - step6: Use properties of integrals: \(-\frac{x}{2e^{2x}}+\int \frac{1}{2e^{2x}} dx\) - step7: Evaluate the integral: \(-\frac{x}{2e^{2x}}-\frac{1}{4e^{2x}}\) - step8: Add the constant of integral C: \(-\frac{x}{2e^{2x}}-\frac{1}{4e^{2x}} + C, C \in \mathbb{R}\) The integral of \(x e^{-2x}\) with respect to \(x\) is given by: \[ \int x e^{-2x} dx = -\frac{x}{2e^{2x}} - \frac{1}{4e^{2x}} + C \] where \(C\) is the constant of integration.

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To solve the integral \( \int x e^{-2 x} d x \), we can use integration by parts. Let's set \( u = x \) (then \( du = dx \)) and \( dv = e^{-2x} dx \) (which gives us \( v = -\frac{1}{2} e^{-2x} \)). Applying integration by parts, we have: \[ \int x e^{-2 x} d x = uv - \int v du \] Substituting our values in, we get: \[ = -\frac{1}{2} x e^{-2x} - \int -\frac{1}{2} e^{-2x} dx \] Now, solving the remaining integral: \[ = -\frac{1}{2} x e^{-2x} + \frac{1}{4} e^{-2x} + C \] Thus, the final result is: \[ \int x e^{-2 x} d x = -\frac{1}{2} x e^{-2x} + \frac{1}{4} e^{-2x} + C \]

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