Aşağıdaki belirli integralin değerini bulun.
Lütfen önce bir cevap seç.
Doğru cevap: A
Doğru şıkkı kontrol edelim. Aşağıdaki integralin değeri klasik bir sonuçtur ve ∫ 0 π 2 ln ( sin ( x ) ) d x integrali - π 2 ln 2 çıkar. Bu da A şıkkıdır. Adım 1: İntegrale bir isim verelim. I = ∫ 0 π 2 ln ( sin ( x ) ) d x Adım 2: Değişken dönüşümü yapalım. x = π 2 - t Bu durumda d x = - d t ve sınırlar x = 0 → t = π 2, x = π 2 → t = 0 olur. İntegral: I = ∫ π 2 0 ln ( sin ( π 2 - t ) ) ( - d t ) Buradan yön değiştirirsek: I = ∫ 0 π 2 ln ( sin ( π 2 - t ) ) d t ve sin ( π 2 - t ) = cos ( t ) olduğundan: I = ∫ 0 π 2 ln ( cos ( t ) ) d t Adım 3: İki ifadeyi toplayalım (t yerine tekrar x yazabiliriz). I = ∫ 0 π 2 ln ( sin ( x ) ) d x I = ∫ 0 π 2 ln ( cos ( x ) ) d x Toplayınca: 2 I = ∫ 0 π 2 [ ln ( sin ( x ) ) + ln ( cos ( x ) ) ] d x Logaritma kuralı ile: 2 I = ∫ 0 π 2 ln ( sin ( x ) cos ( x ) ) d x Adım 4: Çarpımı trigonometrik özdeşlikle düzenleyelim. sin ( x ) cos ( x ) = 1 2 sin ( 2 x ) O hâlde: 2 I = ∫ 0 π 2 ln ( 1 2 sin ( 2 x ) ) d x Logaritmayı ayıralım: 2 I = ∫ 0 π 2 [ ln ( sin ( 2 x ) ) + ln ( 1 2 ) ] d x ve ln ( 1 2 ) = - ln 2 olduğundan: 2 I = ∫ 0 π 2 ln ( sin ( 2 x ) ) d x - ∫ 0 π 2 ln 2 d x Adım 5: Sabit integralini ve ilk integrali dönüştürelim. Sabit integral: ∫ 0 π 2 ln 2 d x = ln 2 ( π 2 - 0 ) = π 2 ln 2 Diğer integral için u = 2 x alalım. O zaman d u = 2 d x ⇒ d x = 1 2 d u ve sınırlar x = 0 → u = 0, x = π 2 → u = π olur: ∫ 0 π 2 ln ( sin ( 2 x ) ) d x = 1 2 ∫ 0 π ln ( sin ( u ) ) d u Adım 6: Simetri ile ∫ 0 π ln ( sin ( u ) ) d u integralini I cinsinden yazalım. Dönüşüm: u → π - u ile sin ( π - u ) = sin ( u ) olduğundan integral ∫ 0 π ln ( sin ( u ) ) d u = 2 ∫ 0 π 2 ln ( sin ( u ) ) d u yani ∫ 0 π ln ( sin ( u ) ) d u = 2 I olur. Dolayısıyla: 1 2 ∫ 0 π ln ( sin ( u ) ) d u = 1 2 ⋅ 2 I = I Adım 7: Hepsini yerine yazıp I’yi bulalım. Adım 4’te ulaştığımız ifade: 2 I = ∫ 0 π 2 ln ( sin ( 2 x ) ) d x - π 2 ln 2 Burada ∫ 0 π 2 ln ( sin ( 2 x ) ) d x = I bulmuştuk. O hâlde: 2 I = I - π 2 ln 2 Buradan I = - π 2 ln 2 sonucu çıkar. Sonuç: Doğru cevap - π 2 ln 2 olduğundan A şıkkı doğrudur.
- Çözüm: Doğru şıkkı kontrol edelim. Aşağıdaki integralin değeri klasik bir sonuçtur ve ∫ 0 π 2 ln ( sin ( x ) ) d x integrali - π 2 ln 2 çıkar. Bu da A şıkkıdır. Adım 1: İntegrale bir isim verelim. I = ∫ 0 π 2 ln ( sin ( x ) ) d x Adım 2: Değişken dönüşümü yapalım. x = π 2 - t Bu durumda d x = - d t ve sınırlar x = 0 → t = π 2, x = π 2 → t = 0 olur. İntegral: I = ∫ π 2 0 ln ( sin ( π 2 - t ) ) ( - d t ) Buradan yön değiştirirsek: I = ∫ 0 π 2 ln ( sin ( π 2 - t ) ) d t ve sin ( π 2 - t ) = cos ( t ) olduğundan: I = ∫ 0 π 2 ln ( cos ( t ) ) d t Adım 3: İki ifadeyi toplayalım (t yerine tekrar x yazabiliriz). I = ∫ 0 π 2 ln ( sin ( x ) ) d x I = ∫ 0 π 2 ln ( cos ( x ) ) d x Toplayınca: 2 I = ∫ 0 π 2 [ ln ( sin ( x ) ) + ln ( cos ( x ) ) ] d x Logaritma kuralı ile: 2 I = ∫ 0 π 2 ln ( sin ( x ) cos ( x ) ) d x Adım 4: Çarpımı trigonometrik özdeşlikle düzenleyelim. sin ( x ) cos ( x ) = 1 2 sin ( 2 x ) O hâlde: 2 I = ∫ 0 π 2 ln ( 1 2 sin ( 2 x ) ) d x Logaritmayı ayıralım: 2 I = ∫ 0 π 2 [ ln ( sin ( 2 x ) ) + ln ( 1 2 ) ] d x ve ln ( 1 2 ) = - ln 2 olduğundan: 2 I = ∫ 0 π 2 ln ( sin ( 2 x ) ) d x - ∫ 0 π 2 ln 2 d x Adım 5: Sabit integralini ve ilk integrali dönüştürelim. Sabit integral: ∫ 0 π 2 ln 2 d x = ln 2 ( π 2 - 0 ) = π 2 ln 2 Diğer integral için u = 2 x alalım. O zaman d u = 2 d x ⇒ d x = 1 2 d u ve sınırlar x = 0 → u = 0, x = π 2 → u = π olur: ∫ 0 π 2 ln ( sin ( 2 x ) ) d x = 1 2 ∫ 0 π ln ( sin ( u ) ) d u Adım 6: Simetri ile ∫ 0 π ln ( sin ( u ) ) d u integralini I cinsinden yazalım. Dönüşüm: u → π - u ile sin ( π - u ) = sin ( u ) olduğundan integral ∫ 0 π ln ( sin ( u ) ) d u = 2 ∫ 0 π 2 ln ( sin ( u ) ) d u yani ∫ 0 π ln ( sin ( u ) ) d u = 2 I olur. Dolayısıyla: 1 2 ∫ 0 π ln ( sin ( u ) ) d u = 1 2 ⋅ 2 I = I Adım 7: Hepsini yerine yazıp I’yi bulalım. Adım 4’te ulaştığımız ifade: 2 I = ∫ 0 π 2 ln ( sin ( 2 x ) ) d x - π 2 ln 2 Burada ∫ 0 π 2 ln ( sin ( 2 x ) ) d x = I bulmuştuk. O hâlde: 2 I = I - π 2 ln 2 Buradan I = - π 2 ln 2 sonucu çıkar. Sonuç: Doğru cevap - π 2 ln 2 olduğundan A şıkkı doğrudur.
Doğru şıkkı kontrol edelim. Aşağıdaki integralin değeri klasik bir sonuçtur ve
integrali
çıkar. Bu da A şıkkıdır.
Adım 1: İntegrale bir isim verelim.
Adım 2: Değişken dönüşümü yapalım.
Bu durumda
ve sınırlar
olur. İntegral:
Buradan yön değiştirirsek:
ve
olduğundan:
Adım 3: İki ifadeyi toplayalım (t yerine tekrar x yazabiliriz).
Toplayınca:
Logaritma kuralı ile:
Adım 4: Çarpımı trigonometrik özdeşlikle düzenleyelim.
O hâlde:
Logaritmayı ayıralım:
ve
olduğundan:
Adım 5: Sabit integralini ve ilk integrali dönüştürelim.
Sabit integral:
Diğer integral için
alalım. O zaman
ve sınırlar
olur:
Adım 6: Simetri ile
integralini
cinsinden yazalım.
Dönüşüm:
ile
olduğundan integral
yani
olur. Dolayısıyla:
Adım 7: Hepsini yerine yazıp I’yi bulalım.
Adım 4’te ulaştığımız ifade:
Burada
bulmuştuk. O hâlde:
Buradan
sonucu çıkar.
Sonuç: Doğru cevap
olduğundan A şıkkı doğrudur.