$$$2^{x} x$$$ 的積分

求$$$\int 2^{x} x\, dx$$$。

對於積分 $$$\int{2^{x} x d x}$$$，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 $$$\operatorname{dv}=2^{x} dx$$$。

則 $$$\operatorname{du}=\left(x\right)^{\prime }dx=1 dx$$$（步驟見 »），且 $$$\operatorname{v}=\int{2^{x} d x}=\frac{2^{x}}{\ln{\left(2 \right)}}$$$（步驟見 »）。

因此，

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

套用常數倍法則 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$，使用 $$$c=\frac{1}{\ln{\left(2 \right)}}$$$ 與 $$$f{\left(x \right)} = 2^{x}$$$：

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

Apply the exponential rule $$$\int{a^{x} d x} = \frac{a^{x}}{\ln{\left(a \right)}}$$$ with $$$a=2$$$:

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

因此，

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

化簡：

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

加上積分常數：

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

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