kaoyan1basic 高等数学 第15题

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📝 题目

### 【基础篇】第15题(选择题) 15.下列反常积分收敛的是()。 (A) $\displaystyle \int_{2}^{+\infty} \frac{1}{x \ln x} \mathrm{~d} x$ (B) $\int_{0}^{+\infty} \mathrm{e}^{-x^{2}} \mathrm{~d} x$ (C) $\displaystyle \int_{-1}^{1} \frac{1}{\sin x} \mathrm{~d} x$ (D) $\displaystyle \int_{0}^{1} \frac{x}{\ln ^{2}(1+x)} \mathrm{d} x$

💡 答案解析

**答案**:B **解析**:步骤1:对于(A),$\displaystyle \int_{2}^{+\infty} \frac{1}{x \ln x} dx = \int_{2}^{+\infty} \frac{d(\ln x)}{\ln x} = \ln(\ln x)\big|_{2}^{+\infty}$,发散。 步骤2:对于(B),$\displaystyle \int_{0}^{+\infty} e^{-x^2} dx = \frac{\sqrt{\pi}}{2}$,收敛。 步骤3:对于(C),在$x=0$处,$\displaystyle \frac{1}{\sin x} \sim \frac{1}{x}$,$\displaystyle \int_{-1}^{1} \frac{1}{x} dx$发散,故原积分发散。 步骤4:对于(D),在$x=0$处,$\displaystyle \frac{x}{\ln^2(1+x)} \sim \frac{x}{x^2} = \frac{1}{x}$,$\displaystyle \int_{0}^{1} \frac{1}{x} dx$发散,故原积分发散。 **难度**:★★☆☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/4
目标:判断选项A的反常积分收敛性
计算积分 ∫_{2}^{+∞} 1/(x ln x) dx,通过换元 u = ln x,得 ∫_{ln2}^{+∞} 1/u du = ln|u| 从 ln2 到 +∞,发散。
公式:∫ 1/(x ln x) dx = ln(ln x) + C
提示:注意无穷限积分发散时,极限不存在。
步骤 2/4
目标:判断选项B的反常积分收敛性
积分 ∫_{0}^{+∞} e^{-x^2} dx 是高斯积分,值为 √π/2,收敛。
公式:∫_{0}^{+∞} e^{-x^2} dx = √π/2
提示:记住常见收敛积分。
步骤 3/4
目标:判断选项C的反常积分收敛性
在 x=0 处,1/sin x ~ 1/x,而 ∫_{-1}^{1} 1/x dx 发散(奇点处),故原积分发散。
公式:sin x ~ x (x→0)
提示:注意瑕点处比较判别法。
步骤 4/4
目标:判断选项D的反常积分收敛性
在 x=0 处,x/ln^2(1+x) ~ x/x^2 = 1/x,而 ∫_{0}^{1} 1/x dx 发散,故原积分发散。
公式:ln(1+x) ~ x (x→0)
提示:注意对数函数的等价无穷小。

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