$$$x e^{5} \cos{\left(2 x \right)}$$$ 的積分
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求$$$\int x e^{5} \cos{\left(2 x \right)}\, dx$$$。
解答
套用常數倍法則 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$，使用 $$$c=e^{5}$$$ 與 $$$f{\left(x \right)} = x \cos{\left(2 x \right)}$$$：
$${\color{red}{\int{x e^{5} \cos{\left(2 x \right)} d x}}} = {\color{red}{e^{5} \int{x \cos{\left(2 x \right)} d x}}}$$
對於積分 $$$\int{x \cos{\left(2 x \right)} d x}$$$，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 $$$\operatorname{dv}=\cos{\left(2 x \right)} dx$$$。
則 $$$\operatorname{du}=\left(x\right)^{\prime }dx=1 dx$$$（步驟見 »），且 $$$\operatorname{v}=\int{\cos{\left(2 x \right)} d x}=\frac{\sin{\left(2 x \right)}}{2}$$$（步驟見 »）。
所以，
$$e^{5} {\color{red}{\int{x \cos{\left(2 x \right)} d x}}}=e^{5} {\color{red}{\left(x \cdot \frac{\sin{\left(2 x \right)}}{2}-\int{\frac{\sin{\left(2 x \right)}}{2} \cdot 1 d x}\right)}}=e^{5} {\color{red}{\left(\frac{x \sin{\left(2 x \right)}}{2} - \int{\frac{\sin{\left(2 x \right)}}{2} d x}\right)}}$$
套用常數倍法則 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$，使用 $$$c=\frac{1}{2}$$$ 與 $$$f{\left(x \right)} = \sin{\left(2 x \right)}$$$：
$$e^{5} \left(\frac{x \sin{\left(2 x \right)}}{2} - {\color{red}{\int{\frac{\sin{\left(2 x \right)}}{2} d x}}}\right) = e^{5} \left(\frac{x \sin{\left(2 x \right)}}{2} - {\color{red}{\left(\frac{\int{\sin{\left(2 x \right)} d x}}{2}\right)}}\right)$$
令 $$$u=2 x$$$。
則 $$$du=\left(2 x\right)^{\prime }dx = 2 dx$$$ (步驟見»)，並可得 $$$dx = \frac{du}{2}$$$。
所以，
$$e^{5} \left(\frac{x \sin{\left(2 x \right)}}{2} - \frac{{\color{red}{\int{\sin{\left(2 x \right)} d x}}}}{2}\right) = e^{5} \left(\frac{x \sin{\left(2 x \right)}}{2} - \frac{{\color{red}{\int{\frac{\sin{\left(u \right)}}{2} d u}}}}{2}\right)$$
套用常數倍法則 $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$，使用 $$$c=\frac{1}{2}$$$ 與 $$$f{\left(u \right)} = \sin{\left(u \right)}$$$：
$$e^{5} \left(\frac{x \sin{\left(2 x \right)}}{2} - \frac{{\color{red}{\int{\frac{\sin{\left(u \right)}}{2} d u}}}}{2}\right) = e^{5} \left(\frac{x \sin{\left(2 x \right)}}{2} - \frac{{\color{red}{\left(\frac{\int{\sin{\left(u \right)} d u}}{2}\right)}}}{2}\right)$$
正弦函數的積分為 $$$\int{\sin{\left(u \right)} d u} = - \cos{\left(u \right)}$$$：
$$e^{5} \left(\frac{x \sin{\left(2 x \right)}}{2} - \frac{{\color{red}{\int{\sin{\left(u \right)} d u}}}}{4}\right) = e^{5} \left(\frac{x \sin{\left(2 x \right)}}{2} - \frac{{\color{red}{\left(- \cos{\left(u \right)}\right)}}}{4}\right)$$
回顧一下 $$$u=2 x$$$：
$$e^{5} \left(\frac{x \sin{\left(2 x \right)}}{2} + \frac{\cos{\left({\color{red}{u}} \right)}}{4}\right) = e^{5} \left(\frac{x \sin{\left(2 x \right)}}{2} + \frac{\cos{\left({\color{red}{\left(2 x\right)}} \right)}}{4}\right)$$
因此，
$$\int{x e^{5} \cos{\left(2 x \right)} d x} = \left(\frac{x \sin{\left(2 x \right)}}{2} + \frac{\cos{\left(2 x \right)}}{4}\right) e^{5}$$
化簡：
$$\int{x e^{5} \cos{\left(2 x \right)} d x} = \frac{\left(2 x \sin{\left(2 x \right)} + \cos{\left(2 x \right)}\right) e^{5}}{4}$$
加上積分常數：
$$\int{x e^{5} \cos{\left(2 x \right)} d x} = \frac{\left(2 x \sin{\left(2 x \right)} + \cos{\left(2 x \right)}\right) e^{5}}{4}+C$$
答案
$$$\int x e^{5} \cos{\left(2 x \right)}\, dx = \frac{\left(2 x \sin{\left(2 x \right)} + \cos{\left(2 x \right)}\right) e^{5}}{4} + C$$$A