Soluzioni
  • Calcoliamo l'integrale per sostituzione

    ∫(log^2(x)+1)/(xlog(x))dx =

    in particolare conviene effettuare la sostituzione

    z = log(x)

    e calcolarne direttamente il differenziale per derivazione:

    dz = (1)/(x)dx

    (per approfondire - sostituzioni logaritmiche negli integrali).

    Osserviamo che così facendo possiamo sostituire direttamente (dx)/(x) con dz e la funzione logaritmo con z

    = ∫(z^2+1)/(z)dz =

    Questo integrale lo si può calcolare dividendo il numeratore termine a termine

     = ∫((z^2)/(z)+(1)/(z))dz = ∫(z+(1)/(z))dz =

    e esprimendo l'integrale della somma come somma di integrali, per linearità dell'integrale

    = ∫ zdz+∫(1)/(z)dx =

    Quelli ottenuti sono integrali fondamentali che possono essere risolti mediante la regola di integrazione di una potenza

    = (z^2)/(2)+log(|z|)+c =

    dove c∈R è una costante additiva reale. Non ci resta che riportare il risultato in x, ricordando la sostituzione fatta, ossia z = log(x)

    = (log^2(x))/(2)+log(|log(x)|)+c

    L'esercizio è concluso.

     

    Metodo alternativo: è possibile risolvere l'integrale in modo leggermente differente, in modo da bypassare la sostituzione.

     ∫(log^2(x)+1)/(xlog(x)) = ∫((log^2(x))/(xlog(x))+(1)/(xlog(x)))dx =

    Semplificando in modo opportuno ci riconduciamo a due integrali

    = ∫(log(x))/(x)dx+∫(1)/(log(x))·(1)/(x)dx =

    che si possono risolvere per direttissima, a patto di notare che entrambi si presentano nella forma

    ∫ [f(x)]^(n)f'(x)dx = ([f(x)]^(n+1))/(n+1)+c_1 se n ne-1 ; log(|f(x)|)+c_1 se n = 1

    In particolare si ha che

    ∫(log(x))/(x)dx = (log^2(x))/(2)+c_1

    e

    ∫(1)/(log(x))·(1)/(x)dx = log(|log(x)|)+c_2

    La formula di integrazione in forma generale deriva direttamente dal teorema di derivazione della funzione composta applicato al contrario.

    A questo punto non rimane che ricomporre il risultato, ottenendo quello precedente.

    Un piccolo suggerimento: utilizza la scheda degli esercizi svolti sugli integrali indefiniti per esercitarti e sfrutta il risolutore che consente di risolvere gli integrali online.

    Risposta di Ifrit
 
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