$$$\frac{e^{2 x}}{e^{x} + 1}$$$ 的積分

求$$$\int \frac{e^{2 x}}{e^{x} + 1}\, dx$$$。

令 $$$u=e^{x}$$$。

則 $$$du=\left(e^{x}\right)^{\prime }dx = e^{x} dx$$$ (步驟見»)，並可得 $$$e^{x} dx = du$$$。

因此，

$${\color{red}{\int{\frac{e^{2 x}}{e^{x} + 1} d x}}} = {\color{red}{\int{\frac{u}{u + 1} d u}}}$$

重寫並拆分分式:

$${\color{red}{\int{\frac{u}{u + 1} d u}}} = {\color{red}{\int{\left(1 - \frac{1}{u + 1}\right)d u}}}$$

逐項積分：

$${\color{red}{\int{\left(1 - \frac{1}{u + 1}\right)d u}}} = {\color{red}{\left(\int{1 d u} - \int{\frac{1}{u + 1} d u}\right)}}$$

配合 $$$c=1$$$，應用常數法則 $$$\int c\, du = c u$$$：

$$- \int{\frac{1}{u + 1} d u} + {\color{red}{\int{1 d u}}} = - \int{\frac{1}{u + 1} d u} + {\color{red}{u}}$$

令 $$$v=u + 1$$$。

則 $$$dv=\left(u + 1\right)^{\prime }du = 1 du$$$ (步驟見»)，並可得 $$$du = dv$$$。

所以，

$$u - {\color{red}{\int{\frac{1}{u + 1} d u}}} = u - {\color{red}{\int{\frac{1}{v} d v}}}$$

$$$\frac{1}{v}$$$ 的積分是 $$$\int{\frac{1}{v} d v} = \ln{\left(\left|{v}\right| \right)}$$$：

$$u - {\color{red}{\int{\frac{1}{v} d v}}} = u - {\color{red}{\ln{\left(\left|{v}\right| \right)}}}$$

回顧一下 $$$v=u + 1$$$：

$$u - \ln{\left(\left|{{\color{red}{v}}}\right| \right)} = u - \ln{\left(\left|{{\color{red}{\left(u + 1\right)}}}\right| \right)}$$

回顧一下 $$$u=e^{x}$$$：

$$- \ln{\left(\left|{1 + {\color{red}{u}}}\right| \right)} + {\color{red}{u}} = - \ln{\left(\left|{1 + {\color{red}{e^{x}}}}\right| \right)} + {\color{red}{e^{x}}}$$

因此，

$$\int{\frac{e^{2 x}}{e^{x} + 1} d x} = e^{x} - \ln{\left(e^{x} + 1 \right)}$$

加上積分常數：

$$\int{\frac{e^{2 x}}{e^{x} + 1} d x} = e^{x} - \ln{\left(e^{x} + 1 \right)}+C$$

$$$\int \frac{e^{2 x}}{e^{x} + 1}\, dx = \left(e^{x} - \ln\left(e^{x} + 1\right)\right) + C$$$A