Integral de exp(-x)*cos(x) dx

1. Hay varias maneras de calcular esta integral.

   Método #1

   1. que $u = - x$.

      Luego que $du = - dx$ y ponemos $- du$:

      $\int \left(- e^{u} \cos{\left(u \right)}\right)\, du$

      1. La integral del producto de una función por una constante es la constante por la integral de esta función:

         $\int e^{u} \cos{\left(u \right)}\, du = - \int e^{u} \cos{\left(u \right)}\, du$

         1. Usamos la integración por partes, notamos que al fin de cuentas el integrando se repite.

            1. Para el integrando $e^{u} \cos{\left(u \right)}$:

               que $u{\left(u \right)} = \cos{\left(u \right)}$ y que $\operatorname{dv}{\left(u \right)} = e^{u}$.

               Entonces $\int e^{u} \cos{\left(u \right)}\, du = e^{u} \cos{\left(u \right)} - \int \left(- e^{u} \sin{\left(u \right)}\right)\, du$.

            2. Para el integrando $- e^{u} \sin{\left(u \right)}$:

               que $u{\left(u \right)} = - \sin{\left(u \right)}$ y que $\operatorname{dv}{\left(u \right)} = e^{u}$.

               Entonces $\int e^{u} \cos{\left(u \right)}\, du = e^{u} \sin{\left(u \right)} + e^{u} \cos{\left(u \right)} + \int \left(- e^{u} \cos{\left(u \right)}\right)\, du$.

            3. Tenga en cuenta que el integrando se repite, por eso lo movemos hacia el lado:

               $2 \int e^{u} \cos{\left(u \right)}\, du = e^{u} \sin{\left(u \right)} + e^{u} \cos{\left(u \right)}$

               Por lo tanto,

               $\int e^{u} \cos{\left(u \right)}\, du = \frac{e^{u} \sin{\left(u \right)}}{2} + \frac{e^{u} \cos{\left(u \right)}}{2}$

         Por lo tanto, el resultado es: $- \frac{e^{u} \sin{\left(u \right)}}{2} - \frac{e^{u} \cos{\left(u \right)}}{2}$

      Si ahora sustituir $u$ más en:

      $\frac{e^{- x} \sin{\left(x \right)}}{2} - \frac{e^{- x} \cos{\left(x \right)}}{2}$

   Método #2

   1. Usamos la integración por partes, notamos que al fin de cuentas el integrando se repite.

      1. Para el integrando $e^{- x} \cos{\left(x \right)}$:

         que $u{\left(x \right)} = \cos{\left(x \right)}$ y que $\operatorname{dv}{\left(x \right)} = e^{- x}$.

         Entonces $\int e^{- x} \cos{\left(x \right)}\, dx = - \int e^{- x} \sin{\left(x \right)}\, dx - e^{- x} \cos{\left(x \right)}$.

      2. Para el integrando $e^{- x} \sin{\left(x \right)}$:

         que $u{\left(x \right)} = \sin{\left(x \right)}$ y que $\operatorname{dv}{\left(x \right)} = e^{- x}$.

         Entonces $\int e^{- x} \cos{\left(x \right)}\, dx = \int \left(- e^{- x} \cos{\left(x \right)}\right)\, dx + e^{- x} \sin{\left(x \right)} - e^{- x} \cos{\left(x \right)}$.

      3. Tenga en cuenta que el integrando se repite, por eso lo movemos hacia el lado:

         $2 \int e^{- x} \cos{\left(x \right)}\, dx = e^{- x} \sin{\left(x \right)} - e^{- x} \cos{\left(x \right)}$

         Por lo tanto,

         $\int e^{- x} \cos{\left(x \right)}\, dx = \frac{e^{- x} \sin{\left(x \right)}}{2} - \frac{e^{- x} \cos{\left(x \right)}}{2}$

2. Ahora simplificar:

   $- \frac{\sqrt{2} e^{- x} \cos{\left(x + \frac{\pi}{4} \right)}}{2}$

3. Añadimos la constante de integración:

   $- \frac{\sqrt{2} e^{- x} \cos{\left(x + \frac{\pi}{4} \right)}}{2}+ \mathrm{constant}$

Respuesta:

$- \frac{\sqrt{2} e^{- x} \cos{\left(x + \frac{\pi}{4} \right)}}{2}+ \mathrm{constant}$