Математический анализ Примеры

$\int_{e}^{4} \frac{1}{x \ln (x)} d x$

Этап 1

Пусть $u = \ln (x)$ . Тогда $d u = \frac{1}{x} d x$ , следовательно $x d u = d x$ . Перепишем, используя $u$ и $d$ $u$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.1

Пусть $u = \ln (x)$ . Найдем $\frac{d u}{d x}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.1.1

Дифференцируем $\ln (x)$ .

$\frac{d}{d x} [\ln (x)]$

Этап 1.1.2

Производная $\ln (x)$ по $x$ равна $\frac{1}{x}$ .

$\frac{1}{x}$

Этап 1.2

Подставим нижнее предельное значение вместо $x$ в $u = \ln (x)$ .

$u_{lower} = \ln (e)$

Этап 1.3

Натуральный логарифм $e$ равен $1$ .

$u_{lower} = 1$

Этап 1.4

Подставим верхнее предельное значение вместо $x$ в $u = \ln (x)$ .

$u_{upper} = \ln (4)$

Этап 1.5

Значения, найденные для $u_{lower}$ и $u_{upper}$ , будут использованы для вычисления данного определенного интеграла.

$u_{lower} = 1$

$u_{upper} = \ln (4)$

Этап 1.6

Переформулируем задачу, используя $u$ , $d u$ и новые пределы интегрирования.

$\int_{1}^{\ln (4)} \frac{1}{u} d u$

Этап 2

Интеграл $\frac{1}{u}$ по $u$ имеет вид $\ln (| u |)$ .

$\ln (| u |)]_{1}^{\ln (4)}$

Этап 3

Найдем значение $\ln (| u |)$ в $\ln (4)$ и в $1$ .

$\ln (| \ln (4) |) - \ln (| 1 |)$

Этап 4

Используем формулу разности логарифмов с одинаковым основанием: $\log_{b} (x) - \log_{b} (y) = \log_{b} (\frac{x}{y})$ .

$\ln (\frac{| \ln (4) |}{| 1 |})$

Этап 5

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1

$\ln (4)$ приблизительно равно $1.38629436$ . Это положительное число, поэтому вычтем абсолютное значение.

$\ln (\frac{\ln (4)}{| 1 |})$

Этап 5.2

Абсолютное значение ― это расстояние между числом и нулем. Расстояние между $0$ и $1$ равно $1$ .

$\ln (\frac{\ln (4)}{1})$

Этап 5.3

Разделим $\ln (4)$ на $1$ .

$\ln (\ln (4))$

Этап 6

Результат можно представить в различном виде.

Точная форма:

$\ln (\ln (4))$

Десятичная форма:

$0.32663425 \dots$