$$$e^{x} \cosh{\left(x \right)}$$$ 的積分

求$$$\int e^{x} \cosh{\left(x \right)}\, dx$$$。

將雙曲函數改寫為指數函數的形式:

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

簡化被積函數:

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

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 $$$f{\left(x \right)} = \left(e^{x} + e^{- x}\right) e^{x}$$$：

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

Simplify:

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

逐項積分：

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

配合 $$$c=1$$$，應用常數法則 $$$\int c\, dx = c x$$$：

$$\frac{\int{e^{2 x} d x}}{2} + \frac{{\color{red}{\int{1 d x}}}}{2} = \frac{\int{e^{2 x} d x}}{2} + \frac{{\color{red}{x}}}{2}$$

令 $$$u=2 x$$$。

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

因此，

$$\frac{x}{2} + \frac{{\color{red}{\int{e^{2 x} d x}}}}{2} = \frac{x}{2} + \frac{{\color{red}{\int{\frac{e^{u}}{2} d u}}}}{2}$$

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 $$$f{\left(u \right)} = e^{u}$$$：

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

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

$$\frac{x}{2} + \frac{{\color{red}{\int{e^{u} d u}}}}{4} = \frac{x}{2} + \frac{{\color{red}{e^{u}}}}{4}$$

回顧一下 $$$u=2 x$$$：

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

因此，

$$\int{e^{x} \cosh{\left(x \right)} d x} = \frac{x}{2} + \frac{e^{2 x}}{4}$$

加上積分常數：

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

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