$$$\frac{x e^{- \frac{3 x}{4}}}{2}$$$ 的積分

求$$$\int \frac{x e^{- \frac{3 x}{4}}}{2}\, dx$$$。

套用常數倍法則 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$，使用 $$$c=\frac{1}{2}$$$ 與 $$$f{\left(x \right)} = x e^{- \frac{3 x}{4}}$$$：

$${\color{red}{\int{\frac{x e^{- \frac{3 x}{4}}}{2} d x}}} = {\color{red}{\left(\frac{\int{x e^{- \frac{3 x}{4}} d x}}{2}\right)}}$$

對於積分 $$$\int{x e^{- \frac{3 x}{4}} d x}$$$，使用分部積分法 $$$\int \operatorname{u} \operatorname{dv} = \operatorname{u}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{du}$$$。

令 $$$\operatorname{u}=x$$$ 與 $$$\operatorname{dv}=e^{- \frac{3 x}{4}} dx$$$。

則 $$$\operatorname{du}=\left(x\right)^{\prime }dx=1 dx$$$（步驟見 »），且 $$$\operatorname{v}=\int{e^{- \frac{3 x}{4}} d x}=- \frac{4 e^{- \frac{3 x}{4}}}{3}$$$（步驟見 »）。

因此，

$$\frac{{\color{red}{\int{x e^{- \frac{3 x}{4}} d x}}}}{2}=\frac{{\color{red}{\left(x \cdot \left(- \frac{4 e^{- \frac{3 x}{4}}}{3}\right)-\int{\left(- \frac{4 e^{- \frac{3 x}{4}}}{3}\right) \cdot 1 d x}\right)}}}{2}=\frac{{\color{red}{\left(- \frac{4 x e^{- \frac{3 x}{4}}}{3} - \int{\left(- \frac{4 e^{- \frac{3 x}{4}}}{3}\right)d x}\right)}}}{2}$$

套用常數倍法則 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$，使用 $$$c=- \frac{4}{3}$$$ 與 $$$f{\left(x \right)} = e^{- \frac{3 x}{4}}$$$：

$$- \frac{2 x e^{- \frac{3 x}{4}}}{3} - \frac{{\color{red}{\int{\left(- \frac{4 e^{- \frac{3 x}{4}}}{3}\right)d x}}}}{2} = - \frac{2 x e^{- \frac{3 x}{4}}}{3} - \frac{{\color{red}{\left(- \frac{4 \int{e^{- \frac{3 x}{4}} d x}}{3}\right)}}}{2}$$

令 $$$u=- \frac{3 x}{4}$$$。

則 $$$du=\left(- \frac{3 x}{4}\right)^{\prime }dx = - \frac{3 dx}{4}$$$ (步驟見»)，並可得 $$$dx = - \frac{4 du}{3}$$$。

因此，

$$- \frac{2 x e^{- \frac{3 x}{4}}}{3} + \frac{2 {\color{red}{\int{e^{- \frac{3 x}{4}} d x}}}}{3} = - \frac{2 x e^{- \frac{3 x}{4}}}{3} + \frac{2 {\color{red}{\int{\left(- \frac{4 e^{u}}{3}\right)d u}}}}{3}$$

套用常數倍法則 $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$，使用 $$$c=- \frac{4}{3}$$$ 與 $$$f{\left(u \right)} = e^{u}$$$：

$$- \frac{2 x e^{- \frac{3 x}{4}}}{3} + \frac{2 {\color{red}{\int{\left(- \frac{4 e^{u}}{3}\right)d u}}}}{3} = - \frac{2 x e^{- \frac{3 x}{4}}}{3} + \frac{2 {\color{red}{\left(- \frac{4 \int{e^{u} d u}}{3}\right)}}}{3}$$

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

$$- \frac{2 x e^{- \frac{3 x}{4}}}{3} - \frac{8 {\color{red}{\int{e^{u} d u}}}}{9} = - \frac{2 x e^{- \frac{3 x}{4}}}{3} - \frac{8 {\color{red}{e^{u}}}}{9}$$

回顧一下 $$$u=- \frac{3 x}{4}$$$：

$$- \frac{2 x e^{- \frac{3 x}{4}}}{3} - \frac{8 e^{{\color{red}{u}}}}{9} = - \frac{2 x e^{- \frac{3 x}{4}}}{3} - \frac{8 e^{{\color{red}{\left(- \frac{3 x}{4}\right)}}}}{9}$$

因此，

$$\int{\frac{x e^{- \frac{3 x}{4}}}{2} d x} = - \frac{2 x e^{- \frac{3 x}{4}}}{3} - \frac{8 e^{- \frac{3 x}{4}}}{9}$$

化簡：

$$\int{\frac{x e^{- \frac{3 x}{4}}}{2} d x} = \frac{2 \left(- 3 x - 4\right) e^{- \frac{3 x}{4}}}{9}$$

加上積分常數：

$$\int{\frac{x e^{- \frac{3 x}{4}}}{2} d x} = \frac{2 \left(- 3 x - 4\right) e^{- \frac{3 x}{4}}}{9}+C$$

$$$\int \frac{x e^{- \frac{3 x}{4}}}{2}\, dx = \frac{2 \left(- 3 x - 4\right) e^{- \frac{3 x}{4}}}{9} + C$$$A