양 끝의 로그 값이 같아도 중간의 1/x를 건너뛸 수 없다

양 끝의 로그 값이 같아도 중간의 1/x를 건너뛸 수 없다

층별 흰 건축 면과 원형 조명이 보이는 계단실

사진: Bart Lumber · CC0 · 원본 출처

∫−111x dx=?[ln⁡∣x∣]−11=0\int_{-1}^1\frac1x\,dx\overset{?}=[\ln|x|]_{-1}^1=0

양 끝의 로그 값은 같지만 이 계산으로 주어진 정적분을 구할 수는 없다.

1/x1/x는 0에서 정의되지 않고, 0 근처에서 크기가 한없이 커진다. ln⁡∣x∣\ln|x|의 도함수가 1/x1/x라는 관계도 x≠0x\ne0인 각 구간에서 성립한다.

∫c11x dx=−ln⁡c⟶+∞(c→0+, c>0).\int_c^1\frac1x\,dx=-\ln c\longrightarrow+\infty \qquad(c\to0+,\ c>0).

0에 가까운 부분을 빼고 계산한 한쪽 적분은 유한한 값에 모이지 않는다. 양 끝 값만 빼서 0이라 쓰면 이 구간을 건너뛴다.

좌우가 대칭이라는 그림만으로 두 부분을 지워서는 안 된다. 부정적분 후보의 미분이 맞는지와, 구간 전체에서 보통의 정적분으로 계산할 수 있는지는 별도 조건이다.

출처·착안: 「高中数学」易错点以及不自然处整理. 문항과 예시 답안은 새로 작성했다.