$$$e^{4 x} + 5 e^{- x}$$$ 的積分

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

逐項積分：

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

套用常數倍法則 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$，使用 $$$c=5$$$ 與 $$$f{\left(x \right)} = e^{- x}$$$：

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

令 $$$u=- x$$$。

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

該積分可改寫為

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

套用常數倍法則 $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$，使用 $$$c=-1$$$ 與 $$$f{\left(u \right)} = e^{u}$$$：

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

指數函數的積分為 $$$\int{e^{u} d u} = e^{u}$$$：

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

回顧一下 $$$u=- x$$$：

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

令 $$$u=4 x$$$。

則 $$$du=\left(4 x\right)^{\prime }dx = 4 dx$$$ (步驟見»)，並可得 $$$dx = \frac{du}{4}$$$。

所以，

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

套用常數倍法則 $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$，使用 $$$c=\frac{1}{4}$$$ 與 $$$f{\left(u \right)} = e^{u}$$$：

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

指數函數的積分為 $$$\int{e^{u} d u} = e^{u}$$$：

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

回顧一下 $$$u=4 x$$$：

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

因此，

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

化簡：

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

加上積分常數：

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

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