怎么计算这个? int_0 ^ 1 log(1-x)/ xdx +示例

怎么计算这个? int_0 ^ 1 log(1-x)/ xdx +示例
Anonim

回答:

见下文。

说明:

遗憾的是,积分内的函数不会集成到无法用基本函数表达的东西。您将不得不使用数值方法来执行此操作。

我可以告诉你如何使用系列扩展来获得 近似值.

从几何系列开始:

#1 /(1-R)= 1 + R + R ^ 2 + R ^ 3 + R ^ 4 … = sum_(N = 0)^ OOR ^ N# 对于 #rlt1#

现在整合了 #R· 并使用限制 #0##X# 得到这个:

#int_0 ^ x1 /(1-r)dr = int_0 ^ x 1 + r + r ^ 2 + r ^ 3 + … dr#

整合左手边:

#INT_0 ^ X1 /(1-R)DR = - LN(1-R) _ 0 ^ X = -ln(1-X)#

现在按术语整合右侧:

#int_0 ^ x 1 + r + r ^ 2 + r ^ 3 + … dr = r + r ^ 2/2 + r ^ 3/3 + r ^ 4/4 … _ 0 ^ x#

#= X + X ^ 2/2 + X ^ 3/3 + X ^ 4/4 + …#

所以它遵循:

#-ln(1-x)= x + x ^ 2/2 + x ^ 3/3 + x ^ 4/4 + ……#

#impliesln(1-x)= -x-x ^ 2/2-x ^ 3/3-x ^ 4/4 + …#

现在除以 #X#:

#ln(1-x)/ x =( - x-x ^ 2/2-x ^ 3/3-x ^ 4/4 + …)/ x#

#= - 1-X / 2-X ^ 2/3-x ^四分之三-…#

所以我们现在为我们最初开始的函数提供幂级数表达式。最后,我们可以再次集成以获得:

#INT_0 ^ 1LN(1-X)/ X = INT_0 ^ 1-1-X / 2-X ^ 2/3-x ^四分之三-… DX#

按术语整合右手术语给我们:

#INT_0 ^ 1LN(1-X)/ X = - X-X ^ 2/4-x ^ 3/9-X ^十六分之四-… _ 0 ^ 1#

评估四个术语的限制将为我们提供近似值:

#INT_0 ^ 1LN(1-X)/ X ~~ {-1-1 ^ 2 / 4-1 ^ 3 / 9-1 ^ 4/16} - {0}#

#=-(1+1/4+1/6+1/16+…)=-205/144~~-1.42361#

现在,这只是四个学期。如果您想要更准确的数字,只需在系列中使用更多术语。例如,转到第100个学期:

#INT_0 ^ 1LN(1-x)的/x

顺便说一句,如果你通过完全相同的过程但使用求和符号(即使用大sigma而不是写出系列的术语),你会发现:

#INT_0 ^ 1LN(1-X)/ XDX = -sum_(N = 0)^ OO1 / N ^ 2#

这只是2的Riemann-Zeta函数,即:

#INT_0 ^ 1LN(1-X)/ XDX = -sum_(N = 0)^ OO1 / N ^ 2 = -zeta(2)#

我们实际上已经知道这个的价值: #zeta(2)= ^ PI 2/6号#.

因此,积分的精确值可以推导为:

#INT_0 ^ 1LN(1-X)/ XDX = -pi ^ 2/6#