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不定积分:

Easy integration question 6

专题
General / 综合
难度
L4

题目详情

计算

∫(ln⁡(x))ndx.\int (\ln (x))^n dx.

英文原题

Compute

∫(ln⁡(x))ndx.\int (\ln (x))^n dx.
解析

设 In=∫(ln⁡x)n dxI_n=\int (\ln x)^n\,dx(x>0x>0)。分部积分取 u=(ln⁡x)n, dv=dxu=(\ln x)^n,\ dv=dx,得递推

In=x(ln⁡x)n−nIn−1.I_n=x(\ln x)^n-nI_{n-1}.

因此

∫(ln⁡x)ndx=x∑k=0n(−1)kn!(n−k)!(ln⁡x)n−k+C.\boxed{\int (\ln x)^n dx=x\sum_{k=0}^{n}(-1)^k\frac{n!}{(n-k)!}(\ln x)^{n-k}+C}.

英文解析

Let In=∫(ln⁡x)n dxI_n=\int (\ln x)^n\,dx (x>0x>0). Using integration by parts withu=(ln⁡x)nu=(\ln x)^nanddv=dxdv=dx, we obtain the recurrence relation

In=x(ln⁡x)n−nIn−1.I_n=x(\ln x)^n-nI_{n-1}.

Thus

∫(ln⁡x)ndx=x∑k=0n(−1)kn!(n−k)!(ln⁡x)n−k+C.\boxed{\int (\ln x)^n dx=x\sum_{k=0}^{n}(-1)^k\frac{n!}{(n-k)!}(\ln x)^{n-k}+C}.