已知 y=ex(1+cos⁡x)y = e^x (1+\cos x),证明 dydx=ex(1+cos⁡x−sin⁡x)\dfrac{dy}{dx} = e^x (1+\cos x - \sin x)。 由此,求 ∫ex(cos⁡x−sin⁡x) dx\displaystyle \int e^x (\cos x - \sin x)\,dx。

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完整解法

12(a)

1. Apply the product rule to differentiate the function

Let u=exu = e^x and v=1+cos⁡xv = 1+\cos x.
dudx=ex\dfrac{du}{dx} = e^x
dvdx=−sin⁡x\dfrac{dv}{dx} = -\sin x
dydx=dudxv+udvdx\dfrac{dy}{dx} = \dfrac{du}{dx}v + u\dfrac{dv}{dx}
dydx=ex(1+cos⁡x)+ex(−sin⁡x)\dfrac{dy}{dx} = e^x(1+\cos x) + e^x(-\sin x)

2. Factorise to show the required result

dydx=ex(1+cos⁡x−sin⁡x)\dfrac{dy}{dx} = e^x(1+\cos x - \sin x)

答案

dydx=ex(1+cos⁡x−sin⁡x)\dfrac{dy}{dx} = e^x (1+\cos x - \sin x)

12(b)

1. Express the integral of the derivative from part (a)

From (a), ddx[ex(1+cos⁡x)]=ex(1+cos⁡x−sin⁡x)\frac{d}{dx}[e^x(1+\cos x)] = e^x(1+\cos x - \sin x).
Integrating both sides with respect to xx:
∫ex(1+cos⁡x−sin⁡x) dx=ex(1+cos⁡x)+c1\int e^x(1+\cos x - \sin x)\,dx = e^x(1+\cos x) + c_1

2. Split the integral to isolate the required term

∫(ex+ex(cos⁡x−sin⁡x)) dx=ex(1+cos⁡x)+c1\int (e^x + e^x(\cos x - \sin x))\,dx = e^x(1+\cos x) + c_1
∫ex dx+∫ex(cos⁡x−sin⁡x) dx=ex(1+cos⁡x)+c1\int e^x\,dx + \int e^x(\cos x - \sin x)\,dx = e^x(1+\cos x) + c_1

3. Evaluate the standard integral and rearrange to find the final answer

ex+∫ex(cos⁡x−sin⁡x) dx=ex(1+cos⁡x)+c1e^x + \int e^x(\cos x - \sin x)\,dx = e^x(1+\cos x) + c_1
∫ex(cos⁡x−sin⁡x) dx=ex(1+cos⁡x)−ex+c\int e^x(\cos x - \sin x)\,dx = e^x(1+\cos x) - e^x + c

答案

ex(1+cos⁡x)−ex+ce^x(1 + \cos x) - e^x + c

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