- #1
Prove It
Gold Member
MHB
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Evaluate $\displaystyle \begin{align*} \int{ \mathrm{e}^{-2\,x}\cos{(3\,x)}\,\mathrm{d}x} \end{align*}$
This requires using Integration By Parts twice...
$\displaystyle \begin{align*} I &= \int{\mathrm{e}^{-2\,x}\cos{ \left( 3\,x \right) } \,\mathrm{d}x} \\ I &= \frac{1}{3}\,\mathrm{e}^{-2\,x} \sin{(3\,x)} - \int{ -\frac{2}{3}\,\mathrm{e}^{-2\,x} \sin{(3\,x)}\,\mathrm{d}x } \\ I &= \frac{1}{3}\,\mathrm{e}^{-2\,x} \sin{(3\,x)} + \frac{2}{3} \int{ \mathrm{e}^{-2\,x} \sin{(3\,x)} \,\mathrm{d}x } \\ I &= \frac{1}{3}\,\mathrm{e}^{-2\,x} \sin{(3\,x)} + \frac{2}{3} \left[ -\frac{1}{3}\,\mathrm{e}^{-2\,x} \cos{(3\,x)} - \int{ \frac{2}{3}\,\mathrm{e}^{-2\,x} \cos{ \left( 3\,x \right) } \,\mathrm{d}x } \right] \\ I &= \frac{1}{3}\,\mathrm{e}^{-2\,x}\sin{ \left( 3\,x \right) } - \frac{2}{9}\,\mathrm{e}^{-2\,x} \cos{(3\,x)} - \frac{4}{9} \int{ \mathrm{e}^{-2\,x} \cos{(3\,x)} \,\mathrm{d}x } \\ I &= \frac{1}{3}\,\mathrm{e}^{-2\,x} \sin{ \left( 3\,x \right) } - \frac{2}{9} \,\mathrm{e}^{-2\,x} \cos{ \left( 3\,x \right) } - \frac{4}{9}\,I \\ \frac{13}{9}\,I &= \frac{3}{9}\,\mathrm{e}^{-2\,x} \sin{(3\,x)} - \frac{2}{9}\,\mathrm{e}^{-2\,x} \cos{ \left( 3\, x\right) } \\ I &= \frac{3}{13}\,\mathrm{e}^{-2\,x} \sin{(3\,x)} - \frac{2}{13}\,\mathrm{e}^{-2\,x} \cos{ \left( 3\,x \right) } \end{align*}$
Thus $\displaystyle \begin{align*} \int{ \mathrm{e}^{-2\,x} \cos{ \left( 3\,x \right) } \,\mathrm{d}x} = \frac{3}{13}\,\mathrm{e}^{-2\,x} \sin{(3\,x)} - \frac{2}{13}\,\mathrm{e}^{-2\,x} \cos{ \left( 3\,x \right) } + C \end{align*}$