Разбор ошибки в интегральном вычислении: автор при вычислении интеграла ∫ 0^1 ln(x) dx применил подстановку x -> 1-x и получил положительный результат. Проанализируйте, где мог быть промах, и укажите правильный ход мысли для оценки знака

21 Ноя в 10:37
3 +3
0
Ответы
1
Коротко: ошибка — в алгебре или в обращении с пределами при подстановке. Правильный ответ: ∫01ln⁡x dx=−1\int_0^1 \ln x\,dx=-101 lnxdx=1, и интеграл отрицателен.
Пояснение (сжатое):
1) Прямой расчёт (интегрирование по частям):
∫01ln⁡x dx=[xln⁡x]01−∫011 dx. \int_0^1 \ln x\,dx=[x\ln x]_0^1-\int_0^1 1\,dx.
01 lnxdx=[xlnx]01 01 1dx.
Предел при x→0+x\to0^+x0+: lim⁡x→0+xln⁡x=0\lim_{x\to0^+} x\ln x=0limx0+ xlnx=0. Следовательно
∫01ln⁡x dx=(1⋅0−0)−1=−1. \int_0^1 \ln x\,dx=(1\cdot0-0)-1=-1.
01 lnxdx=(100)1=1.

2) Проверка через подстановку x↦1−xx\mapsto1-xx1x: получаем
∫01ln⁡x dx=∫01ln⁡(1−x) dx, \int_0^1 \ln x\,dx=\int_0^1 \ln(1-x)\,dx,
01 lnxdx=01 ln(1x)dx,
и суммируя,
2I=∫01(ln⁡x+ln⁡(1−x)) dx=∫01ln⁡(x(1−x)) dx. 2I=\int_0^1\big(\ln x+\ln(1-x)\big)\,dx=\int_0^1\ln\big(x(1-x)\big)\,dx.
2I=01 (lnx+ln(1x))dx=01 ln(x(1x))dx.
Возможный распространённый промах: принять ошибочно ln⁡x+ln⁡(1−x)=ln⁡(x+1−x)=ln⁡1=0\ln x+\ln(1-x)=\ln(x+1-x)=\ln1=0lnx+ln(1x)=ln(x+1x)=ln1=0 — это неверно, потому что ln⁡a+ln⁡b=ln⁡(ab)\ln a+\ln b=\ln(ab)lna+lnb=ln(ab), а не ln⁡(a+b)\ln(a+b)ln(a+b).
3) Оценка знака: для x∈(0,1)x\in(0,1)x(0,1) выполнено x(1−x)≤14x(1-x)\le\frac14x(1x)41 , значит ln⁡(x(1−x))≤ln⁡14=−ln⁡4\ln(x(1-x))\le\ln\frac14=-\ln4ln(x(1x))ln41 =ln4, поэтому 2I≤−ln⁡42I\le -\ln42Iln4 и I≤−ln⁡2<0I\le-\ln2<0Iln2<0. Ещё проще: на (0,1)(0,1)(0,1) ln⁡x<0\ln x<0lnx<0, значит интеграл по положительному отрезку отрицателен.
Итого: ошибка — в неверных преобразованиях логарифмов или в ошибке со знаками/пределами; правильный результат ∫01ln⁡x dx=−1\int_0^1\ln x\,dx=-101 lnxdx=1.
21 Ноя в 10:47
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