不定积分∫(1/ x) dx为什么要加绝对值?

如题所述

首先整理题主的问题:

(1)当x<0的时候,函数1/x的不定积分(原函数)是ln|x|。为什么要加绝对值。

(2)当x>0的时候,函数1/-x的不定积分(原函数)是多少?


好,我们可以发现题主的问题在于函数和原函数在负半轴的取值上,正半轴上的取值没有问题。

在下面的回答中有一个回答是:把-x代换成t。换言之把x∈(0,+∞)的问题改成t∈(-∞,0).形式上好像更好理解,其实也没有解决问题。

先说结论。我们知道F(x)=lnx的定义域是(0,+∞),但是f(x)=1/x的定义域是(-∞,+∞).为了可以在定义域上统一,我们在x的取值上加上绝对值使其可以满足x为负数。

***我们现在规定不管是函数还是原函数,任意x均满足x∈(0,+∞),为了避免麻烦使用到绝对值。

ln|x|的图像是关于y轴对称的。

ln|x|图像from百度

显然,F(x)=ln|x|是偶函数.即,F(-x)=F(x).

f(x)=1/x的图像是关于原点对称的

1/x图像from百度

显然,f(x)=1/x是奇函数.即,f(-x)=-f(x).

因此题主第二个问题∫1/(-x)dx即为-∫1/xdx=-lnx+C.

好,看到这里就会发现,这个答案似乎多了一个负号。

我们观察∫1/(-x)dx的积分图像

用红色阴影部分表示积分

(面积是无限的,我在这里只画了一小部分阴影表示一下)

这个积分结果没有问题,就是该面积的负数(-lnx+C)。

到这里基本上已经回答答主第二个问题了。如果还是觉得不应该有负号。

换一种思路:首先承认1/x的不定积分是ln|x|+C

当x大于0时,1/x的不定积分是lnx+C

当x小于0时,1/x的不定积分是ln(-x)+C

当x大于0,∫1/(-x)dx=∫1/td(-t)=-lnx+C

温馨提示:答案为网友推荐,仅供参考