在处理指数函数与幂函数的乘积的不定积分时,我们可以采用如下步骤:
首先,设指数函数为 \( e^{ax} \)(其中 \( a \) 为常数且 \( a \neq 0 \)),幂函数为 \( x^b \)(其中 \( b \) 为常数)。它们的乘积为 \( e^{ax} \cdot x^b \)。
接着,应用指数函数的积分公式,我们知道 \( \int e^{ax} \, dx = \frac{1}{a}e^{ax} + C \)(其中 \( C \) 为积分常数)。然而,对于 \( e^{ax} \cdot x^b \) 的积分,我们需要使用分部积分法。
设 \( u = x^b \),则 \( du = bx^{b-1} \, dx \);设 \( dv = e^{ax} \, dx \),则 \( v = \frac{1}{a}e^{ax} \)。根据分部积分法,我们有:
\[ \int e^{ax} \cdot x^b \, dx = x^b \cdot \frac{1}{a}e^{ax} - \int \frac{1}{a}e^{ax} \cdot bx^{b-1} \, dx \]
将 \( \frac{1}{a}e^{ax} \) 乘以 \( bx^{b-1} \),得到:
\[ \int e^{ax} \cdot x^b \, dx = \frac{1}{a}x^b e^{ax} - \frac{b}{a} \int e^{ax} \cdot x^{b-1} \, dx \]
此时,我们发现原积分问题转化为一个递归形式,需要重复使用分部积分法,直到幂函数的指数降为 0。
最终,当 \( b \) 降为 0 时,积分变为 \( \int e^{ax} \, dx \),其结果如前所述。通过递归求解,我们可以得到 \( e^{ax} \cdot x^b \) 的不定积分。
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