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Aufgabe:

Bestimmen sie den Wert des Integrals \( \int\limits_{1/e}^{e} \) \( \frac{ln(x)}{x} \) dx

Des weiteren soll der Inhalt der Fläche angegeben werden, welcher zwischen dem Graphen der Funktion f: ( 0, + ∞  ) → ℝ mit f(x) = \( \frac{ln(x)}{x} \) und der x-Achse im Intervall [1/e,e] eingeschlossen wird.


Problem/Ansatz:

Das Integral krieg ich integriert, aber nun weiß ich nicht wie man den Inhalt der Fläche berechnet.

Weiß jemand weiter?

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Hallo,

Das Integral krieg ich integriert, ...

Dann hast Du wahrscheinlich als Ergebnis 0 heraus bekommen. Das liegt daran, dass die Fläche in diesem Integral aus einem negativen und einem positiven Teil gleicher Größe besteht, und die Summe dieser Teile ist 0. Es wird klarer, wenn man sich ein Bild macht:

https://www.desmos.com/calculator/1uumyaxoy8

Die Stammfunktion (rot) hat an den Grenzen den gleichen Wert \(F(1/e)=F(e)=1/2\) und folglich ist das Integral \(=0\). Um die (blaue) Fläche zu berechnen, muss man den Betrag der Funktion berücksichtigen. Allgemein gilt:$$F = \int\limits_{x=1/e}^{e} \left|\frac{\ln(x)}{x}\right|\,\text{d}x$$und das löst man praktisch indem man die Funktion in eben die zwei Teile zerlegt. Die Teilstelle liegt bei der Nullstelle \(x_0=1\)$$\begin{aligned}F &= \int\limits_{x=1/e}^{e} \left|\frac{\ln(x)}{x}\right|\,\text{d}x \\&= \int\limits_{x=1/e}^{1} \left|\frac{\ln(x)}{x}\right|\,\text{d}x + \int\limits_{x=1}^{e} \left|\frac{\ln(x)}{x}\right|\,\text{d}x \\&= -\int\limits_{x=1/e}^{1} \frac{\ln(x)}{x}\,\text{d}x + \int\limits_{x=1}^{e} \frac{\ln(x)}{x}\,\text{d}x \\&= -\left.\frac{1}{2}\ln^2(x)\right|_{x=1/e}^1 + \left.\frac{1}{2}\ln^2(x)\right|_{x=1}^{e} \\&= -\left(0 -\frac{1}{2}\right) + \frac{1}{2} - 0 \\&= 1\end{aligned}$$Gruß Werner

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mit Lösungsweg/ zur Kontrolle:

https://www.integralrechner.de/

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Bei der Flächenberechnung darfst du nicht über die Nullstellen hinweg integrieren

A = \( 2 \int \limits_{1}^{e} \frac{\log (x)}{x} d x=1 \)

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