$$$\frac{2^{\frac{1}{x}}}{x^{2}}$$$ 的積分

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

換底:

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

令 $$$u=\frac{1}{x}$$$。

則 $$$du=\left(\frac{1}{x}\right)^{\prime }dx = - \frac{1}{x^{2}} dx$$$ (步驟見»)，並可得 $$$\frac{dx}{x^{2}} = - du$$$。

該積分可改寫為

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

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 $$$f{\left(u \right)} = e^{u \ln{\left(2 \right)}}$$$：

$${\color{red}{\int{\left(- e^{u \ln{\left(2 \right)}}\right)d u}}} = {\color{red}{\left(- \int{e^{u \ln{\left(2 \right)}} d u}\right)}}$$

令 $$$v=u \ln{\left(2 \right)}$$$。

則 $$$dv=\left(u \ln{\left(2 \right)}\right)^{\prime }du = \ln{\left(2 \right)} du$$$ (步驟見»)，並可得 $$$du = \frac{dv}{\ln{\left(2 \right)}}$$$。

所以，

$$- {\color{red}{\int{e^{u \ln{\left(2 \right)}} d u}}} = - {\color{red}{\int{\frac{e^{v}}{\ln{\left(2 \right)}} d v}}}$$

套用常數倍法則 $$$\int c f{\left(v \right)}\, dv = c \int f{\left(v \right)}\, dv$$$，使用 $$$c=\frac{1}{\ln{\left(2 \right)}}$$$ 與 $$$f{\left(v \right)} = e^{v}$$$：

$$- {\color{red}{\int{\frac{e^{v}}{\ln{\left(2 \right)}} d v}}} = - {\color{red}{\frac{\int{e^{v} d v}}{\ln{\left(2 \right)}}}}$$

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

$$- \frac{{\color{red}{\int{e^{v} d v}}}}{\ln{\left(2 \right)}} = - \frac{{\color{red}{e^{v}}}}{\ln{\left(2 \right)}}$$

回顧一下 $$$v=u \ln{\left(2 \right)}$$$：

$$- \frac{e^{{\color{red}{v}}}}{\ln{\left(2 \right)}} = - \frac{e^{{\color{red}{u \ln{\left(2 \right)}}}}}{\ln{\left(2 \right)}}$$

回顧一下 $$$u=\frac{1}{x}$$$：

$$- \frac{e^{\ln{\left(2 \right)} {\color{red}{u}}}}{\ln{\left(2 \right)}} = - \frac{e^{\ln{\left(2 \right)} {\color{red}{\frac{1}{x}}}}}{\ln{\left(2 \right)}}$$

因此，

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

加上積分常數：

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

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