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95 台灣大學微積分(B) 第 3 題

考題 / 轉學考微積分 / 台灣大學 / 微積分B

95學年度 · 95台大微積分B · 第 3 題

題目

3. 問

∫1∞ln⁡xxn dx\int_1^\infty \frac{\ln x}{x^n}\,dx

在 nn 的範圍為 ‾\underline{\quad\quad} 時收斂,此時這積分值 =‾=\underline{\quad\quad}。

解答

解法一

思路

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  • 以分部積分求瑕積分,邊界項只有在 n>1n>1 時趨於零。

答題過程

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當 n>1n>1 時,分部積分可得

∫1∞ln⁡xxn dx=1n−1∫1∞x−n dx=1(n−1)2.\int_1^\infty\frac{\ln x}{x^n}\,\mathrm{d}x =\frac{1}{n-1}\int_1^\infty x^{-n}\,\mathrm{d}x =\boxed{\frac1{(n-1)^2}}.

若 n≤1n\le1,積分發散。因此收斂範圍為 n>1\boxed{n>1}。