به محفل ریاضی ایرانیان خوش آمدید! لطفا برای استفاده از تمامی امکانات عضو شوید
0 امتیاز
221 بازدید
در دانشگاه توسط mansour (784 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 (784 امتیاز)

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

ریاضیدان، کسی است که شباهت ها را بین قضایا دریابد. ریاضیدان بهتر کسی است که بتواند شباهت بین برهان ها را ببیند. بهترین ریاضیدان کسی است که بتواند به شباهت بین نظریه ها توجه کند. و می توان تصور کرد که ریاضیدان نهایی کسی است که بتواند شباهت بین شباهت ها را مشاهده کند.
...