(int )_(1)^esin (ln x)dx.

题目解答
答案





则最后结果为:

解析
考查要点:本题主要考查分部积分法的应用,特别是处理含有对数函数与三角函数复合的积分问题。关键在于合理选择分部积分中的$u$和$dv$,并通过两次分部积分将原积分转化为自身,从而解出结果。
解题核心思路:
- 两次分部积分:通过两次分部积分,将原积分转化为自身与另一个积分的组合,建立方程。
- 方程求解:将原积分视为未知量,通过移项合并同类项求解。
- 上下限代入:注意积分上下限的计算,尤其是$\ln 1 = 0$的简化。
分部积分法应用
第一次分部积分:
设$u = \sin(\ln x)$,则$du = \dfrac{\cos(\ln x)}{x} dx$;
设$dv = dx$,则$v = x$。
根据分部积分公式:
$\begin{aligned}\int_{1}^{e} \sin(\ln x) dx &= \left. x \sin(\ln x) \right|_{1}^{e} - \int_{1}^{e} x \cdot \dfrac{\cos(\ln x)}{x} dx \\&= e \sin(1) - \int_{1}^{e} \cos(\ln x) dx.\end{aligned}$
第二次分部积分:
对$\int_{1}^{e} \cos(\ln x) dx$再次分部积分,设$u = \cos(\ln x)$,则$du = -\dfrac{\sin(\ln x)}{x} dx$;
设$dv = dx$,则$v = x$。
得:
$\begin{aligned}\int_{1}^{e} \cos(\ln x) dx &= \left. x \cos(\ln x) \right|_{1}^{e} + \int_{1}^{e} \sin(\ln x) dx \\&= e \cos(1) - 1 \cdot \cos(0) + \int_{1}^{e} \sin(\ln x) dx \\&= e \cos(1) - 1 + \int_{1}^{e} \sin(\ln x) dx.\end{aligned}$
方程联立求解:
将第二次分部积分的结果代入第一次的结果:
$\begin{aligned}\int_{1}^{e} \sin(\ln x) dx &= e \sin(1) - \left[ e \cos(1) - 1 + \int_{1}^{e} \sin(\ln x) dx \right] \\&= e \sin(1) - e \cos(1) + 1 - \int_{1}^{e} \sin(\ln x) dx.\end{aligned}$
将等式两边的$\int_{1}^{e} \sin(\ln x) dx$移到左边:
$2 \int_{1}^{e} \sin(\ln x) dx = e (\sin 1 - \cos 1) + 1.$
最终解得:
$\int_{1}^{e} \sin(\ln x) dx = \dfrac{1}{2} \left( e \sin 1 - e \cos 1 + 1 \right).$