Анонимно

Помогите решить определенный интеграл
[tex] \int\limits^ \pi _0 {(1-8 x^{2} )cos4x} \, dx
[/tex]
вместо пи,там 2пи

Ответ

Анонимно
Вычисляем бесконечный интеграл: 
[tex]\int \left(1-8x^2\right)\cos \left(4x\right)dx[/tex]
Интегрируем по частям: 
[tex]u=\left(1-8x^2\right),\:\:u'=-16x,\:\:v'=\cos \left(4x\right),\:\:v=\frac{\sin \left(4x\right)}{4}[/tex]
Получаем интеграл:
[tex]=\left(1-8x^2\right)\frac{\sin \left(4x\right)}{4}-\int \left(-16x\right)\frac{\sin \left(4x\right)}{4}dx[/tex]
[tex]=\frac{\left(1-8x^2\right)\sin \left(4x\right)}{4}-\int \:-4x\sin \left(4x\right)dx[/tex]
Рассмотрим интеграл: 
[tex]\int \:-4x\sin \left(4x\right)dx=-4\int \:x\sin \left(4x\right)dx[/tex]
Применим интегрирования по частям: 
[tex]u=x,\:\:u'=1,\:\:v'=\sin \left(4x\right),\:\:v=-\frac{\cos \left(4x\right)}{4}[/tex]
Получаем: 
[tex]=-4\left(x\left(-\frac{\cos \left(4x\right)}{4}\right)-\int \:1\left(-\frac{\cos \left(4x\right)}{4}\right)dx\right)[/tex]
[tex]=-4\left(-\frac{x\cos \left(4x\right)}{4}-\int \:-\frac{\cos \left(4x\right)}{4}dx\right)[/tex]
[tex]=-4\left(-\frac{x\cos \left(4x\right)}{4}-\left(-\frac{1}{4}\int \cos \left(4x\right)dx\right)\right)[/tex]
Делаем замену: 
[tex]u=4x:\quad \quad du=4dx,\:\quad \:dx=\frac{1}{4}du[/tex]
Получаем:
[tex]=-4\left(-\frac{x\cos \left(4x\right)}{4}-\left(-\frac{1}{4}\int \cos \left(u\right)\frac{1}{4}du\right)\right)[/tex]
[tex]=-4\left(-\frac{x\cos \left(4x\right)}{4}-\left(-\frac{1}{4}\frac{1}{4}\int \cos \left(u\right)du\right)\right)[/tex]
[tex]=-4\left(-\frac{x\cos \left(4x\right)}{4}-\left(-\frac{1}{4}\frac{1}{4}\sin \left(u\right)\right)\right)[/tex]
Делаем обратную замену:
[tex]\:u=4x[/tex]
Получаем: 
[tex]=-4\left(-\frac{x\cos \left(4x\right)}{4}-\left(-\frac{1}{4}\frac{1}{4}\sin \left(4x\right)\right)\right)=4\left(\frac{\sin \left(4x\right)}{16}-\frac{x\cos \left(4x\right)}{4}\right)[/tex]

Получаем общее решение интеграла: 
[tex]=\frac{\left(1-8x^2\right)\sin \left(4x\right)}{4}-\left(-4\left(\frac{\sin \left(4x\right)}{16}-\frac{x\cos \left(4x\right)}{4}\right)\right)[/tex]
[tex]=\frac{\left(1-8x^2\right)\sin \left(4x\right)}{4}+4\left(\frac{\sin \left(4x\right)}{16}-\frac{x\cos \left(4x\right)}{4}\right)[/tex]
Теперь подставляем границы интегрирования в полученный интеграл:
[tex]\int _0^{2\pi }\left(1-8x^2\right)\cos \left(4x\right)dx=-2\pi -0=-2\pi[/tex]