Задача действительно простая, но хотелось бы знать: нет ли там "подводных камней"?
Нужно определить знак определенного интеграла:

Решение мне представляется так:
Предлагается воспользоваться первой теоремой о среднем. Но в явном виде это сделать нельзя, т.к.

не ограничена на отрезке
![$[0,2\pi]$ $[0,2\pi]$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/5/7/e/57e00d58bd259da9dc7986c73476b95582.png)
и на этом же отрезке

не знакопостоянна (а именно её мы и собираемся оставлять по знаком интеграла). Тогда представим интеграл как

. Теперь для интегралов в скобках все условия теоремы о среднем выполнены:

. Т.к.

непрерывна на любом
![$[\varepsilon,2\pi], \varepsilon>0$ $[\varepsilon,2\pi], \varepsilon>0$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/d/f/4df93d1bf96b696b7881b05e2db08d6282.png)
, то значения
![$\mu_1=x_1^{-1}, x_1\in[\varepsilon,\pi]$ $\mu_1=x_1^{-1}, x_1\in[\varepsilon,\pi]$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/5/6/5/56583dadec311e05404908e7176620f982.png)
и
![$\mu_2=x_2^{-1}, x_2\in[\pi,2\pi]$ $\mu_2=x_2^{-1}, x_2\in[\pi,2\pi]$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/c/b/1/cb18c35b67a6bce206d33c2c051b017782.png)
, а значит

и поэтому исходный интеграл неотрицателен.