$$$x e^{\frac{x}{5}}$$$ 的積分

求$$$\int x e^{\frac{x}{5}}\, dx$$$。

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

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

所以，

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

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

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

令 $$$u=\frac{x}{5}$$$。

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

該積分變為

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

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

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

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

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

回顧一下 $$$u=\frac{x}{5}$$$：

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

因此，

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

化簡：

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

加上積分常數：

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

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