به محفل ریاضی ایرانیان خوش آمدید! لطفا برای استفاده از تمامی امکانات عضو شوید
0 امتیاز
182 بازدید
در دانشگاه توسط mansour (769 امتیاز)

مطلوب است محاسبه: $ \int _0^1 ln( a^{x} - b^{-x})dx=I(a,b) $ به طوری که$ - \frac{ \pi ^{2} }{6ln(ab)}+ \frac{1}{ln(ab)}Li_2( \frac{1}{ab} )+ln \sqrt{a}=I(a,b) $

2 پاسخ

0 امتیاز
توسط قاسم شبرنگ (4,161 امتیاز)
انتخاب شده توسط mansour
 
بهترین پاسخ

قبل از هر راهکاری توجه داریم که اگر $(|x|<1)$ :

$Li_2(x)=- \int _0^x \frac{Ln(1-t)}{t} dt=- \int _0^1 \frac{Ln(1-tx)}{t} dt= \frac{ \pi ^2}{6} - \int _1^x \frac{Ln(1-t)}{t} dt$

$ \Rightarrow I(a,b)=\int _0^1Ln(a^x-b^{-x})dx=\int _0^1Lna^x(1-(ab)^{-x})dx$

$=\int _0^1Lna^xdx+\int _0^1Ln(1-(ab)^{-x})dx$

$= \frac{1}{2} Lna+\int _0^1Ln(1-(ab)^{-x})dx$

حالا قرار دهید:

$t:=(ab)^{-x} \Rightarrow t=e^{-Ln(ab)x} \Rightarrow dt=-Ln(ab)e^{-Ln(ab)x}dx=-Ln(ab).(ab)^{-x}dx$

$ \Rightarrow dx= -\frac{dt}{Ln(ab).t} $

$ \Rightarrow \int _0^1Ln(1-(ab)^{-x})dx=- \frac{1}{Ln(ab)} \int _1^{(ab)^{-1}} \frac{Ln(1-t)}{t}dt=\frac{1}{Ln(ab)}( Li_2((ab)^{-1}-\frac{ \pi ^2}{6})$

$I(a,b)= \frac{1}{2} Lna+\frac{1}{Ln(ab)}( Li_2((ab)^{-1}-\frac{ \pi ^2}{6})=-\frac{ \pi ^2}{6Ln(ab)}+ \frac{1}{Ln(ab)}Li_2( \frac{1}{ab} )+Ln \sqrt{a} $

$ \Box $

0 امتیاز
توسط mansour (769 امتیاز)

$$ \int _0^1Ln( \frac{ (ab)^{x}-1 }{ b^{x} } )dx= \int _0^1Ln( (ab)^{x}-1)-xLnb dx= \int _0^1Ln( ((ab)^{x}(1- (ab)^{-x}-Lnb \int _0^1xdx= \int _0^1Ln( (ab)^{x}dx+ \int _0^1Ln(1- (ab)^{-x})dx-Lnb \int _0^1xdx=(Ln(ab)-Lnb) \int _0^1xdx- \sum _ {n=1} ^ \infty \frac{1}{n} \int _0^1 (ab)^{-xn}dx= \frac{1}{2} Ln( \frac{ab}{b})- \sum _{n=1}^ \infty \int _0^1 ( a^{n} b^{n}) ^{-x} dx= \frac{1}{2} Lna- \sum _ {n=1}^ \infty \frac{1}{n}( \frac{1}{Ln (ab)^{n} } (1- \frac{1}{ a^{n} b^{n} } )=Ln \sqrt{a} - \frac{1}{Lnab} \sum _ {n=1}^ \infty \frac{1}{ n^{2} }(1- \frac{1}{ a^{n} b^{n} } )=Ln \sqrt{a} - \frac{1}{Lnab} \sum _{n=1} ^ \infty \frac{1}{ n^{2} } + \frac{1}{Lnab} \sum _ {n=1} ^ \infty \frac{ (\frac{1}{ab} )^{n} }{ n^{2} } =Ln \sqrt{a}- \frac{ \pi ^{2} }{6Lnab} + \frac{1}{Lnab} Li_2( \frac{1}{ab}) $$

برای ترجمه ی یک جمله از انگلیسی به فرانسوی دو چیز ضروری است. اول، باید جمله ی انگلیسی را تماما بفهمیم. دوم، باید با اصطلاحات ویژه ای که در زبان فرانسوی هستند آشنا باشیم. این وضعیت خیلی شبیه هنگامی است که سعی داریم شرط را که با کلمات بیان شده است با نمادهای ریاضی بیان کنیم. اول، باید آن را تمام درک کنیم. دوم، باید با اصطلاحات ریاضی ریاضی آشنا باشیم.
...