$$$5 x e^{- \frac{6 x}{5}}$$$ 的積分

求$$$\int 5 x e^{- \frac{6 x}{5}}\, dx$$$。

套用常數倍法則 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$，使用 $$$c=5$$$ 與 $$$f{\left(x \right)} = x e^{- \frac{6 x}{5}}$$$：

$${\color{red}{\int{5 x e^{- \frac{6 x}{5}} d x}}} = {\color{red}{\left(5 \int{x e^{- \frac{6 x}{5}} d x}\right)}}$$

對於積分 $$$\int{x e^{- \frac{6 x}{5}} d x}$$$，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 $$$\operatorname{dv}=e^{- \frac{6 x}{5}} dx$$$。

則 $$$\operatorname{du}=\left(x\right)^{\prime }dx=1 dx$$$（步驟見 »），且 $$$\operatorname{v}=\int{e^{- \frac{6 x}{5}} d x}=- \frac{5 e^{- \frac{6 x}{5}}}{6}$$$（步驟見 »）。

因此，

$$5 {\color{red}{\int{x e^{- \frac{6 x}{5}} d x}}}=5 {\color{red}{\left(x \cdot \left(- \frac{5 e^{- \frac{6 x}{5}}}{6}\right)-\int{\left(- \frac{5 e^{- \frac{6 x}{5}}}{6}\right) \cdot 1 d x}\right)}}=5 {\color{red}{\left(- \frac{5 x e^{- \frac{6 x}{5}}}{6} - \int{\left(- \frac{5 e^{- \frac{6 x}{5}}}{6}\right)d x}\right)}}$$

套用常數倍法則 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$，使用 $$$c=- \frac{5}{6}$$$ 與 $$$f{\left(x \right)} = e^{- \frac{6 x}{5}}$$$：

$$- \frac{25 x e^{- \frac{6 x}{5}}}{6} - 5 {\color{red}{\int{\left(- \frac{5 e^{- \frac{6 x}{5}}}{6}\right)d x}}} = - \frac{25 x e^{- \frac{6 x}{5}}}{6} - 5 {\color{red}{\left(- \frac{5 \int{e^{- \frac{6 x}{5}} d x}}{6}\right)}}$$

令 $$$u=- \frac{6 x}{5}$$$。

則 $$$du=\left(- \frac{6 x}{5}\right)^{\prime }dx = - \frac{6 dx}{5}$$$ (步驟見»)，並可得 $$$dx = - \frac{5 du}{6}$$$。

該積分可改寫為

$$- \frac{25 x e^{- \frac{6 x}{5}}}{6} + \frac{25 {\color{red}{\int{e^{- \frac{6 x}{5}} d x}}}}{6} = - \frac{25 x e^{- \frac{6 x}{5}}}{6} + \frac{25 {\color{red}{\int{\left(- \frac{5 e^{u}}{6}\right)d u}}}}{6}$$

套用常數倍法則 $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$，使用 $$$c=- \frac{5}{6}$$$ 與 $$$f{\left(u \right)} = e^{u}$$$：

$$- \frac{25 x e^{- \frac{6 x}{5}}}{6} + \frac{25 {\color{red}{\int{\left(- \frac{5 e^{u}}{6}\right)d u}}}}{6} = - \frac{25 x e^{- \frac{6 x}{5}}}{6} + \frac{25 {\color{red}{\left(- \frac{5 \int{e^{u} d u}}{6}\right)}}}{6}$$

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

$$- \frac{25 x e^{- \frac{6 x}{5}}}{6} - \frac{125 {\color{red}{\int{e^{u} d u}}}}{36} = - \frac{25 x e^{- \frac{6 x}{5}}}{6} - \frac{125 {\color{red}{e^{u}}}}{36}$$

回顧一下 $$$u=- \frac{6 x}{5}$$$：

$$- \frac{25 x e^{- \frac{6 x}{5}}}{6} - \frac{125 e^{{\color{red}{u}}}}{36} = - \frac{25 x e^{- \frac{6 x}{5}}}{6} - \frac{125 e^{{\color{red}{\left(- \frac{6 x}{5}\right)}}}}{36}$$

因此，

$$\int{5 x e^{- \frac{6 x}{5}} d x} = - \frac{25 x e^{- \frac{6 x}{5}}}{6} - \frac{125 e^{- \frac{6 x}{5}}}{36}$$

化簡：

$$\int{5 x e^{- \frac{6 x}{5}} d x} = \frac{25 \left(- 6 x - 5\right) e^{- \frac{6 x}{5}}}{36}$$

加上積分常數：

$$\int{5 x e^{- \frac{6 x}{5}} d x} = \frac{25 \left(- 6 x - 5\right) e^{- \frac{6 x}{5}}}{36}+C$$

$$$\int 5 x e^{- \frac{6 x}{5}}\, dx = \frac{25 \left(- 6 x - 5\right) e^{- \frac{6 x}{5}}}{36} + C$$$A