Найдите ошибку в интегрировании по частям в следующем решении: integral ln x dx от 0 до 1 взят как [x ln x - x]_0^1 = -1, хотя интеграл сходится; укажите, как корректно обрабатывать пределы

18 Ноя в 10:12
5 +5
0
Ответы
1
Ошибка в том, что подставили 000 сразу в первообразную, игнорируя, что интеграл на [0,1][0,1][0,1] несобственный ( ln⁡x\ln xlnx не определена в 000 ). Правильно: записать как предел.
1) По частям получаем первообразную F(x)=xln⁡x−x\;F(x)=x\ln x-xF(x)=xlnxx.
2) Несобственный интеграл через предел:
∫01ln⁡x dx=lim⁡a→0+∫a1ln⁡x dx=lim⁡a→0+[F(1)−F(a)]=lim⁡a→0+(−1−(aln⁡a−a)). \int_0^1\ln x\,dx=\lim_{a\to0+}\int_a^1\ln x\,dx
=\lim_{a\to0+}\big[F(1)-F(a)\big]
=\lim_{a\to0+}\big(-1-(a\ln a-a)\big).
01 lnxdx=a0+lim a1 lnxdx=a0+lim [F(1)F(a)]=a0+lim (1(alnaa)).

3) Нужно вычислить lim⁡a→0+aln⁡a\lim_{a\to0+}a\ln alima0+ alna. Например, через правило Лопиталя:
aln⁡a=ln⁡a1/a→a→0+0, a\ln a=\frac{\ln a}{1/a}\xrightarrow[a\to0+]{}0,
alna=1/alna a0+ 0,
потому что при дифференцировании 1/a−1/a2=−a→0\frac{1/a}{-1/a^2}=-a\to01/a21/a =a0.
4) Следовательно lim⁡a→0+(aln⁡a−a)=0\lim_{a\to0+}(a\ln a-a)=0lima0+ (alnaa)=0 и
∫01ln⁡x dx=−1. \int_0^1\ln x\,dx=-1.
01 lnxdx=1.

Итог: ошибка — пропуск предела при подстановке в точку разрыва; нужно брать lim⁡a→0+\lim_{a\to0+}lima0+ .
18 Ноя в 10:23
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир