$\int xe^{2x}dx$

Solução passo a passo

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Resposta final para o problema

$\frac{1}{2}e^{2x}x-\frac{1}{4}e^{2x}+C_0$
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Solução explicada passo a passo

Como devo resolver esse problema?

  • Integrar por partes
  • Integrar por frações parciais
  • Integrar por mudança de variável
  • Integrar pelo método tabular
  • Integrar por substituição trigonométrica
  • Integração por Substituição de Weierstrass
  • Integrar com identidades trigonométricas
  • Integrar usando integrais básicas
  • Produto de Binômios com Termo Comum
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Podemos resolver a integral $\int xe^{2x}dx$ aplicando o método de integração por partes para calcular a integral do produto de duas funções, usando a seguinte fórmula

$\displaystyle\int u\cdot dv=u\cdot v-\int v \cdot du$

Aplicamos a regra: $\frac{d}{dx}\left(x\right)$$=1$

$1$
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Primeiro, identificamos $u$ e calculamos $du$

$\begin{matrix}\displaystyle{u=x}\\ \displaystyle{du=dx}\end{matrix}$
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A seguir, identificamos $dv$ e calculamos $v$

$\begin{matrix}\displaystyle{dv=e^{2x}dx}\\ \displaystyle{\int dv=\int e^{2x}dx}\end{matrix}$
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Calcule a integral para encontrar $v$

$v=\int e^{2x}dx$
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Podemos resolver a integral $\int e^{2x}dx$ aplicando o método de integração por substituição ou mudança de variável. Primeiro, devemos identificar uma seção dentro da integral com uma nova variável (vamos chamá-la de $u$), que, quando substituída, torna a expressão dentro da integral mais simples. Podemos ver que $2x$ é um bom candidato para ser substituído. A seguir, vamos definir a variável $u$ e atribuir a ela o candidato

$u=2x$

Diferencie ambos os lados da equação $u=2x$

$du=\frac{d}{dx}\left(2x\right)$

Encontre a derivada

$\frac{d}{dx}\left(2x\right)$

Aplicamos a regra: $\frac{d}{dx}\left(nx\right)$$=n\frac{d}{dx}\left(x\right)$, onde $n=2$

$2\frac{d}{dx}\left(x\right)$

Aplicamos a regra: $\frac{d}{dx}\left(x\right)$$=1$

$2$
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Agora, para reescrever $dx$ em termos de $du$, precisamos encontrar a derivada de $u$. Portanto, precisamos calcular $du$, podemos fazer isso derivando a equação da etapa anterior

$du=2dx$

Aplicamos a regra: $a=b$$\to b=a$, onde $a=du$ e $b=2dx$

$2dx=du$

Aplicamos a regra: $ax=b$$\to x=\frac{b}{a}$, onde $a=2$, $b=du$ e $x=dx$

$dx=\frac{du}{2}$
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Resolvendo $dx$ da equação anterior

$dx=\frac{du}{2}$
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Substituímos $u$ e $dx$ na integral e depois simplificamos

$\int\frac{e^u}{2}du$
9

Aplicamos a regra: $\int\frac{x}{c}dx$$=\frac{1}{c}\int xdx$, onde $c=2$ e $x=e^u$

$\frac{1}{2}\int e^udu$
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Aplicamos a regra: $\int e^xdx$$=e^x+C$, onde $x=u$

$\frac{1}{2}e^u$

Substitua $u$ pelo valor que foi originalmente atribuído na substituição: $2x$

$\frac{1}{2}e^{2x}$
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Substitua $u$ pelo valor que foi originalmente atribuído na substituição: $2x$

$\frac{1}{2}e^{2x}$

Aplicamos a regra: $\int cxdx$$=c\int xdx$, onde $c=\frac{1}{2}$ e $x=e^{2x}$

$\frac{1}{2}e^{2x}x- \left(\frac{1}{2}\right)\int e^{2x}dx$

Aplicamos a regra: $a\frac{b}{c}\int xdx$$=\frac{ba}{c}\int xdx$, onde $a=-1$, $b=1$, $c=2$ e $x=e^{2x}$

$\frac{1}{2}e^{2x}x-\frac{1}{2}\int e^{2x}dx$
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Com os valores obtidos, substituímos $u$, $du$ e $v$ na fórmula geral

$\frac{1}{2}e^{2x}x-\frac{1}{2}\int e^{2x}dx$
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Podemos resolver a integral $\int e^{2x}dx$ aplicando o método de integração por substituição ou mudança de variável. Primeiro, devemos identificar uma seção dentro da integral com uma nova variável (vamos chamá-la de $u$), que, quando substituída, torna a expressão dentro da integral mais simples. Podemos ver que $2x$ é um bom candidato para ser substituído. A seguir, vamos definir a variável $u$ e atribuir a ela o candidato

$u=2x$

Diferencie ambos os lados da equação $u=2x$

$du=\frac{d}{dx}\left(2x\right)$

Encontre a derivada

$\frac{d}{dx}\left(2x\right)$

Aplicamos a regra: $\frac{d}{dx}\left(nx\right)$$=n\frac{d}{dx}\left(x\right)$, onde $n=2$

$2\frac{d}{dx}\left(x\right)$

Aplicamos a regra: $\frac{d}{dx}\left(x\right)$$=1$

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Agora, para reescrever $dx$ em termos de $du$, precisamos encontrar a derivada de $u$. Portanto, precisamos calcular $du$, podemos fazer isso derivando a equação da etapa anterior

$du=2dx$

Aplicamos a regra: $a=b$$\to b=a$, onde $a=du$ e $b=2dx$

$2dx=du$

Aplicamos a regra: $ax=b$$\to x=\frac{b}{a}$, onde $a=2$, $b=du$ e $x=dx$

$dx=\frac{du}{2}$
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Resolvendo $dx$ da equação anterior

$dx=\frac{du}{2}$
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Substituímos $u$ e $dx$ na integral e depois simplificamos

$\frac{1}{2}e^{2x}x-\frac{1}{2}\int\frac{e^u}{2}du$

Aplicamos a regra: $\int\frac{x}{c}dx$$=\frac{1}{c}\int xdx$, onde $c=2$ e $x=e^u$

$-\frac{1}{2}\cdot \frac{1}{2}\int e^udu$

Aplicamos a regra: $\frac{a}{b}\frac{c}{f}$$=\frac{ac}{bf}$, onde $a=-1$, $b=2$, $c=1$, $a/b=-\frac{1}{2}$, $f=2$, $c/f=\frac{1}{2}$ e $a/bc/f=-\frac{1}{2}\cdot \frac{1}{2}\int e^udu$

$-\frac{1}{4}\int e^udu$

Aplicamos a regra: $\int e^xdx$$=e^x+C$, onde $x=u$

$-\frac{1}{4}e^u$

Substitua $u$ pelo valor que foi originalmente atribuído na substituição: $2x$

$-\frac{1}{4}e^{2x}$
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A integral $-\frac{1}{2}\int\frac{e^u}{2}du$ resulta em: $-\frac{1}{4}e^{2x}$

$-\frac{1}{4}e^{2x}$
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Depois de juntar os resultados de todas as integrais individuais, obtemos

$\frac{1}{2}e^{2x}x-\frac{1}{4}e^{2x}$
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Como a integral que estamos resolvendo é uma integral indefinida, quando terminarmos de integrar devemos somar a constante de integração $C$

$\frac{1}{2}e^{2x}x-\frac{1}{4}e^{2x}+C_0$

Resposta final para o problema

$\frac{1}{2}e^{2x}x-\frac{1}{4}e^{2x}+C_0$

Explore diferentes maneiras de resolver este problema

Resolver um exercício matemático utilizando diferentes métodos é importante porque melhora a compreensão, incentiva o pensamento crítico, permite múltiplas soluções e desenvolve diferentes estratégias de resolução de problemas. ler mais

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