問題は、定積分 $\int_{1}^{e} \log x \, dx$ を計算することです。ここで、$\log x$ は自然対数(底が $e$ の対数)を表します。

解析学定積分部分積分対数関数
2025/7/27
はい、承知しました。それでは、与えられた積分問題を解いていきます。

1. 問題の内容

問題は、定積分 1elogxdx\int_{1}^{e} \log x \, dx を計算することです。ここで、logx\log x は自然対数(底が ee の対数)を表します。

2. 解き方の手順

この積分を解くためには、部分積分法を利用します。部分積分法は、以下の公式に基づいています。
udv=uvvdu\int u \, dv = uv - \int v \, du
ここで、uuvvxx の関数です。
今回の問題では、u=logxu = \log xdv=dxdv = dx と置くのが適切です。すると、
du=1xdxdu = \frac{1}{x} \, dx
v=xv = x
となります。
したがって、部分積分の公式に代入すると、
logxdx=xlogxx1xdx\int \log x \, dx = x \log x - \int x \cdot \frac{1}{x} \, dx
logxdx=xlogx1dx\int \log x \, dx = x \log x - \int 1 \, dx
logxdx=xlogxx+C\int \log x \, dx = x \log x - x + C
ここで、CC は積分定数です。
次に、定積分を計算するために、積分範囲を適用します。
1elogxdx=[xlogxx]1e\int_{1}^{e} \log x \, dx = [x \log x - x]_{1}^{e}
=(elogee)(1log11)= (e \log e - e) - (1 \log 1 - 1)
loge=1\log e = 1 および log1=0\log 1 = 0 であるため、
=(e1e)(101)= (e \cdot 1 - e) - (1 \cdot 0 - 1)
=(ee)(01)= (e - e) - (0 - 1)
=0(1)= 0 - (-1)
=1= 1

3. 最終的な答え

1elogxdx=1\int_{1}^{e} \log x \, dx = 1

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