$\int_{0}^{1} \log(1+x) dx$ を計算する問題です。

解析学積分部分積分対数関数
2025/6/29

1. 問題の内容

01log(1+x)dx\int_{0}^{1} \log(1+x) dx を計算する問題です。

2. 解き方の手順

部分積分を用いて解きます。
udv=uvvdu\int u dv = uv - \int v du
ここで、u=log(1+x)u = \log(1+x)dv=dxdv = dx とすると、du=11+xdxdu = \frac{1}{1+x} dxv=xv = x となります。
したがって、
01log(1+x)dx=[xlog(1+x)]0101x1+xdx\int_{0}^{1} \log(1+x) dx = [x\log(1+x)]_{0}^{1} - \int_{0}^{1} \frac{x}{1+x} dx
=1log(1+1)0log(1+0)01x+111+xdx= 1 \cdot \log(1+1) - 0 \cdot \log(1+0) - \int_{0}^{1} \frac{x+1-1}{1+x} dx
=log(2)01(111+x)dx= \log(2) - \int_{0}^{1} (1 - \frac{1}{1+x}) dx
=log(2)[xlog(1+x)]01= \log(2) - [x - \log(1+x)]_{0}^{1}
=log(2)[(1log(1+1))(0log(1+0))]= \log(2) - [(1 - \log(1+1)) - (0 - \log(1+0))]
=log(2)(1log(2)0)= \log(2) - (1 - \log(2) - 0)
=log(2)1+log(2)= \log(2) - 1 + \log(2)
=2log(2)1= 2\log(2) - 1

3. 最終的な答え

2log(2)12\log(2) - 1

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