به محفل ریاضی ایرانیان خوش آمدید! لطفا برای استفاده از تمامی امکانات عضو شوید
+1 امتیاز
287 بازدید
در دانشگاه توسط mansour (784 امتیاز)

مطلوب است اثبات رابطه زیر:

$ \int _0^ \frac{ \pi }{2} \frac{tanx}{ 4ln^{2} (tanx)+ \pi ^{2} }dx= \frac{1}{4} $

توسط قاسم شبرنگ (4,161 امتیاز)
ویرایش شده توسط قاسم شبرنگ
جواب $ 1/8 $ است.

1 پاسخ

+1 امتیاز
توسط قاسم شبرنگ (4,161 امتیاز)
ویرایش شده توسط قاسم شبرنگ

توجه کنید که:

$$ \int_a^bf(x)dx=\int_a^bf(a+b-x)dx$$

$$,ln^2(cotx)=ln^2( \frac{1}{tanx})=(ln1-ln(tanx))^2=(0-ln(tanx))^2=ln^2(tanx)$$

$$ \Rightarrow I:=\int_0^ \frac{\pi}{2} \frac{tanx}{4ln^2(tanx)+\pi^2}dx= \int_0^ \frac{\pi}{2} \frac{tan( \frac{\pi}{2} -x)}{4ln^2(tan( \frac{\pi}{2} -x))+\pi^2}dx$$

$$=\int_0^ \frac{\pi}{2} \frac{cotx}{4ln^2(cotx)+\pi^2}dx=\int_0^ \frac{\pi}{2} \frac{cotx}{4ln^2(tanx)+\pi^2}dx$$

$$ \Rightarrow 2I=\int_0^ \frac{\pi}{2}\frac{tanx+cotx}{4ln^2(tanx)+\pi^2}dx=\int_0^ \frac{\pi}{2} \frac{tanx}{tanx}.\frac{tanx+cotx}{4ln^2(tanx)+\pi^2}dx$$

$$=\int_0^ \frac{\pi}{2} \frac{1+tan^2x}{tanx(4ln^2(tanx)+\pi^2)}dx$$

حالا تغییر متغیر $u:= \frac{2}{\pi}ln(tanx)$ را به کار بگیرید:

$$ \Rightarrow du= \frac{2}{\pi}.\frac{1+tan^2x}{tanx}dx$$

$$,2I= \frac{\pi}{2}\int_{- \infty }^ \infty \frac{1}{(4 \frac{\pi^2u^2}{4}+\pi^2)}du=2 \times \frac{\pi}{2}. \frac{1}{\pi^2}\int_0^ \infty \frac{1}{1+u^2}du$$

$$= \frac{1}{\pi}tan^{-1}x|_{x=0}^{x= \infty }=\frac{1}{\pi}( \frac{\pi}{2}-0)= \frac{1}{2}$$

$$ \Rightarrow I=\frac{1}{4}$$

$\Box$

توسط mansour (784 امتیاز)
حدود انتگرال بعد از تغییر متغیر از منفی بینهایت تا مثبت بینهایت می شود.
توسط قاسم شبرنگ (4,161 امتیاز)
بله.حق با شماست.اصلاح شد.
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.
...