题目
5.求由曲线 =|ln x| 与直线 =0, =dfrac (1)(e), x=e 所围成的平面图形的面积.
.
题目解答
答案
由题意可得:令所围成平面图形面积为S;
则:

解析
考查要点:本题主要考查绝对值函数的积分以及分段函数的面积计算。关键在于将绝对值函数拆分为分段函数,并确定积分区间。
解题思路:
- 分析函数形状:曲线$y=|\ln x|$在$x=1$处分段,左侧为$y=-\ln x$,右侧为$y=\ln x$。
- 确定积分区间:由$x=\dfrac{1}{e}$到$x=e$,需在$x=1$处分段积分。
- 分段计算面积:分别计算$x \in \left[\dfrac{1}{e},1\right]$和$x \in [1,e]$的积分,再求和。
步骤1:拆分绝对值函数
- 当$x \in \left[\dfrac{1}{e},1\right)$时,$\ln x < 0$,故$y = -\ln x$;
- 当$x \in [1,e]$时,$\ln x \geq 0$,故$y = \ln x$。
步骤2:分段积分
总面积$S$为两部分积分之和:
$S = \int_{\dfrac{1}{e}}^{1} (-\ln x) \, dx + \int_{1}^{e} \ln x \, dx$
步骤3:计算第一部分积分
$\int_{\dfrac{1}{e}}^{1} (-\ln x) \, dx = \left[ -x \ln x + x \right]_{\dfrac{1}{e}}^{1}$
- 代入上限$x=1$:
$-1 \cdot \ln 1 + 1 = 0 + 1 = 1$ - 代入下限$x=\dfrac{1}{e}$:
$-\dfrac{1}{e} \cdot \ln \dfrac{1}{e} + \dfrac{1}{e} = -\dfrac{1}{e} \cdot (-1) + \dfrac{1}{e} = \dfrac{2}{e}$ - 结果:
$1 - \dfrac{2}{e}$
步骤4:计算第二部分积分
$\int_{1}^{e} \ln x \, dx = \left[ x \ln x - x \right]_{1}^{e}$
- 代入上限$x=e$:
$e \cdot \ln e - e = e \cdot 1 - e = 0$ - 代入下限$x=1$:
$1 \cdot \ln 1 - 1 = 0 - 1 = -1$ - 结果:
$0 - (-1) = 1$
步骤5:求和
总面积:
$S = \left(1 - \dfrac{2}{e}\right) + 1 = 2 - \dfrac{2}{e}$