$$$2 t e^{- 5 t}$$$ 的積分

求$$$\int 2 t e^{- 5 t}\, dt$$$。

套用常數倍法則 $$$\int c f{\left(t \right)}\, dt = c \int f{\left(t \right)}\, dt$$$，使用 $$$c=2$$$ 與 $$$f{\left(t \right)} = t e^{- 5 t}$$$：

$${\color{red}{\int{2 t e^{- 5 t} d t}}} = {\color{red}{\left(2 \int{t e^{- 5 t} d t}\right)}}$$

對於積分 $$$\int{t e^{- 5 t} d t}$$$，使用分部積分法 $$$\int \operatorname{u} \operatorname{dv} = \operatorname{u}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{du}$$$。

令 $$$\operatorname{u}=t$$$ 與 $$$\operatorname{dv}=e^{- 5 t} dt$$$。

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

因此，

$$2 {\color{red}{\int{t e^{- 5 t} d t}}}=2 {\color{red}{\left(t \cdot \left(- \frac{e^{- 5 t}}{5}\right)-\int{\left(- \frac{e^{- 5 t}}{5}\right) \cdot 1 d t}\right)}}=2 {\color{red}{\left(- \frac{t e^{- 5 t}}{5} - \int{\left(- \frac{e^{- 5 t}}{5}\right)d t}\right)}}$$

套用常數倍法則 $$$\int c f{\left(t \right)}\, dt = c \int f{\left(t \right)}\, dt$$$，使用 $$$c=- \frac{1}{5}$$$ 與 $$$f{\left(t \right)} = e^{- 5 t}$$$：

$$- \frac{2 t e^{- 5 t}}{5} - 2 {\color{red}{\int{\left(- \frac{e^{- 5 t}}{5}\right)d t}}} = - \frac{2 t e^{- 5 t}}{5} - 2 {\color{red}{\left(- \frac{\int{e^{- 5 t} d t}}{5}\right)}}$$

令 $$$u=- 5 t$$$。

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

因此，

$$- \frac{2 t e^{- 5 t}}{5} + \frac{2 {\color{red}{\int{e^{- 5 t} d t}}}}{5} = - \frac{2 t e^{- 5 t}}{5} + \frac{2 {\color{red}{\int{\left(- \frac{e^{u}}{5}\right)d u}}}}{5}$$

套用常數倍法則 $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$，使用 $$$c=- \frac{1}{5}$$$ 與 $$$f{\left(u \right)} = e^{u}$$$：

$$- \frac{2 t e^{- 5 t}}{5} + \frac{2 {\color{red}{\int{\left(- \frac{e^{u}}{5}\right)d u}}}}{5} = - \frac{2 t e^{- 5 t}}{5} + \frac{2 {\color{red}{\left(- \frac{\int{e^{u} d u}}{5}\right)}}}{5}$$

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

$$- \frac{2 t e^{- 5 t}}{5} - \frac{2 {\color{red}{\int{e^{u} d u}}}}{25} = - \frac{2 t e^{- 5 t}}{5} - \frac{2 {\color{red}{e^{u}}}}{25}$$

回顧一下 $$$u=- 5 t$$$：

$$- \frac{2 t e^{- 5 t}}{5} - \frac{2 e^{{\color{red}{u}}}}{25} = - \frac{2 t e^{- 5 t}}{5} - \frac{2 e^{{\color{red}{\left(- 5 t\right)}}}}{25}$$

因此，

$$\int{2 t e^{- 5 t} d t} = - \frac{2 t e^{- 5 t}}{5} - \frac{2 e^{- 5 t}}{25}$$

化簡：

$$\int{2 t e^{- 5 t} d t} = \frac{2 \left(- 5 t - 1\right) e^{- 5 t}}{25}$$

加上積分常數：

$$\int{2 t e^{- 5 t} d t} = \frac{2 \left(- 5 t - 1\right) e^{- 5 t}}{25}+C$$

$$$\int 2 t e^{- 5 t}\, dt = \frac{2 \left(- 5 t - 1\right) e^{- 5 t}}{25} + C$$$A