$$$8 x \ln\left(4 x^{2}\right)$$$ 的積分

求$$$\int 8 x \ln\left(4 x^{2}\right)\, dx$$$。

令 $$$u=4 x^{2}$$$。

則 $$$du=\left(4 x^{2}\right)^{\prime }dx = 8 x dx$$$ (步驟見»)，並可得 $$$x dx = \frac{du}{8}$$$。

該積分變為

$${\color{red}{\int{8 x \ln{\left(4 x^{2} \right)} d x}}} = {\color{red}{\int{\ln{\left(u \right)} d u}}}$$

對於積分 $$$\int{\ln{\left(u \right)} d u}$$$，使用分部積分法 $$$\int \operatorname{g} \operatorname{dv} = \operatorname{g}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{dg}$$$。

令 $$$\operatorname{g}=\ln{\left(u \right)}$$$ 與 $$$\operatorname{dv}=du$$$。

則 $$$\operatorname{dg}=\left(\ln{\left(u \right)}\right)^{\prime }du=\frac{du}{u}$$$（步驟見 »），且 $$$\operatorname{v}=\int{1 d u}=u$$$（步驟見 »）。

因此，

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

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

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

回顧一下 $$$u=4 x^{2}$$$：

$$- {\color{red}{u}} + {\color{red}{u}} \ln{\left({\color{red}{u}} \right)} = - {\color{red}{\left(4 x^{2}\right)}} + {\color{red}{\left(4 x^{2}\right)}} \ln{\left({\color{red}{\left(4 x^{2}\right)}} \right)}$$

因此，

$$\int{8 x \ln{\left(4 x^{2} \right)} d x} = 4 x^{2} \ln{\left(4 x^{2} \right)} - 4 x^{2}$$

化簡：

$$\int{8 x \ln{\left(4 x^{2} \right)} d x} = 4 x^{2} \left(2 \ln{\left(x \right)} - 1 + 2 \ln{\left(2 \right)}\right)$$

加上積分常數：

$$\int{8 x \ln{\left(4 x^{2} \right)} d x} = 4 x^{2} \left(2 \ln{\left(x \right)} - 1 + 2 \ln{\left(2 \right)}\right)+C$$

$$$\int 8 x \ln\left(4 x^{2}\right)\, dx = 4 x^{2} \left(2 \ln\left(x\right) - 1 + 2 \ln\left(2\right)\right) + C$$$A