به محفل ریاضی ایرانیان خوش آمدید! لطفا برای استفاده از تمامی امکانات عضو شوید
+1 امتیاز
209 بازدید
در دانشگاه توسط mansour (771 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 (4,151 امتیاز)
ویرایش شده توسط قاسم شبرنگ
جواب $ 1/8 $ است.

1 پاسخ

+1 امتیاز
توسط قاسم شبرنگ (4,151 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 (771 امتیاز)
حدود انتگرال بعد از تغییر متغیر از منفی بینهایت تا مثبت بینهایت می شود.
توسط قاسم شبرنگ (4,151 امتیاز)
بله.حق با شماست.اصلاح شد.
این چرخ فلک که ما در او حیرانیم<br> فانوس خیال از او مثالی دانیم<br> خورشید چراغ دان و عالم فانوس<br> ما چون صوریم کاندرو حیرانیم
...