卢鹏博
发布于 2025-05-31 / 17 阅读
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三角函数的对数的定积分

题目:求

I=\int_{0}^{\frac{\pi}{2}}\ln(\sin x)dx

分析:我们可以考虑区间再现进行计算。

解:

y=\frac{\pi}{2}-xdx=-dy,则

\int_{0}^{\frac{\pi}{2}}\ln(\sin x)dx=\int_{0}^{\frac{\pi}{2}}\ln\left(\sin \left(\frac{\pi}{2}-y\right)\right))dy=\int_{0}^{\frac{\pi}{2}}\ln(\cos x)dx

于是

\begin{align*} I&=\frac{1}{2}\int_{0}^{\frac{\pi}{2}}\ln(\sin x\cos x)dx\\ &=\frac{1}{2}\int_{0}^{\frac{\pi}{2}}\ln(\sin 2x)dx-\frac{\pi}{4}\ln 2\\ &=\int_{0}^{\frac{\pi}{4}}\ln(\sin 2x)dx-\frac{\pi}{4}\ln 2\\ &\overset{y=2x}{=}\frac{1}{2}\int_{0}^{\frac{\pi}{2}}\ln(\sin y)dy-\frac{\pi}{4}\ln 2\\ &=\frac{1}{2}I-\frac{\pi}{4}\ln 2\\ \end{align*}

于是

I=\int_{0}^{\frac{\pi}{2}}\ln(\sin x)dx=\boxed{-\frac{\pi}{2}\ln 2}

当然,这道题也有其它解法,比如diGamma函数,傅里叶级数等等,读者可自行尝试。



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