$$$e^{4 x} + 5 e^{- x}$$$ 的积分

求$$$\int \left(e^{4 x} + 5 e^{- x}\right)\, dx$$$。

逐项积分：

$${\color{red}{\int{\left(e^{4 x} + 5 e^{- x}\right)d x}}} = {\color{red}{\left(\int{5 e^{- x} d x} + \int{e^{4 x} d x}\right)}}$$

对 $$$c=5$$$ 和 $$$f{\left(x \right)} = e^{- x}$$$ 应用常数倍法则 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$：

$$\int{e^{4 x} d x} + {\color{red}{\int{5 e^{- x} d x}}} = \int{e^{4 x} d x} + {\color{red}{\left(5 \int{e^{- x} d x}\right)}}$$

设$$$u=- x$$$。

则$$$du=\left(- x\right)^{\prime }dx = - dx$$$ (步骤见»)，并有$$$dx = - du$$$。

因此，

$$\int{e^{4 x} d x} + 5 {\color{red}{\int{e^{- x} d x}}} = \int{e^{4 x} d x} + 5 {\color{red}{\int{\left(- e^{u}\right)d u}}}$$

对 $$$c=-1$$$ 和 $$$f{\left(u \right)} = e^{u}$$$ 应用常数倍法则 $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$：

$$\int{e^{4 x} d x} + 5 {\color{red}{\int{\left(- e^{u}\right)d u}}} = \int{e^{4 x} d x} + 5 {\color{red}{\left(- \int{e^{u} d u}\right)}}$$

指数函数的积分为 $$$\int{e^{u} d u} = e^{u}$$$：

$$\int{e^{4 x} d x} - 5 {\color{red}{\int{e^{u} d u}}} = \int{e^{4 x} d x} - 5 {\color{red}{e^{u}}}$$

回忆一下 $$$u=- x$$$:

$$\int{e^{4 x} d x} - 5 e^{{\color{red}{u}}} = \int{e^{4 x} d x} - 5 e^{{\color{red}{\left(- x\right)}}}$$

设$$$u=4 x$$$。

则$$$du=\left(4 x\right)^{\prime }dx = 4 dx$$$ (步骤见»)，并有$$$dx = \frac{du}{4}$$$。

积分变为

$${\color{red}{\int{e^{4 x} d x}}} - 5 e^{- x} = {\color{red}{\int{\frac{e^{u}}{4} d u}}} - 5 e^{- x}$$

对 $$$c=\frac{1}{4}$$$ 和 $$$f{\left(u \right)} = e^{u}$$$ 应用常数倍法则 $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$：

$${\color{red}{\int{\frac{e^{u}}{4} d u}}} - 5 e^{- x} = {\color{red}{\left(\frac{\int{e^{u} d u}}{4}\right)}} - 5 e^{- x}$$

指数函数的积分为 $$$\int{e^{u} d u} = e^{u}$$$：

$$\frac{{\color{red}{\int{e^{u} d u}}}}{4} - 5 e^{- x} = \frac{{\color{red}{e^{u}}}}{4} - 5 e^{- x}$$

回忆一下 $$$u=4 x$$$:

$$\frac{e^{{\color{red}{u}}}}{4} - 5 e^{- x} = \frac{e^{{\color{red}{\left(4 x\right)}}}}{4} - 5 e^{- x}$$

因此，

$$\int{\left(e^{4 x} + 5 e^{- x}\right)d x} = \frac{e^{4 x}}{4} - 5 e^{- x}$$

化简：

$$\int{\left(e^{4 x} + 5 e^{- x}\right)d x} = \frac{\left(e^{5 x} - 20\right) e^{- x}}{4}$$

加上积分常数：

$$\int{\left(e^{4 x} + 5 e^{- x}\right)d x} = \frac{\left(e^{5 x} - 20\right) e^{- x}}{4}+C$$

$$$\int \left(e^{4 x} + 5 e^{- x}\right)\, dx = \frac{\left(e^{5 x} - 20\right) e^{- x}}{4} + C$$$A