Question Number 162893 by mnjuly1970 last updated on 02/Jan/22 | ||
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$$ \\ $$ $$\:\:\:\:\:\Omega=\int_{\mathrm{0}} ^{\:\mathrm{1}} \left(\frac{\:{x}^{\:} }{\mathrm{ln}^{\:} \left(\:\mathrm{1}−{x}\:\right)}\right)^{\:\mathrm{2}} {dx}\overset{?} {=}\:\mathrm{ln}\:\left(\frac{\:\mathrm{27}}{\mathrm{16}}\:\right) \\ $$ $$\:\:\:\:\:\:\:\:−−−− \\ $$ $$ \\ $$ | ||
Answered by Ar Brandon last updated on 02/Jan/22 | ||
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$$\Omega=\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \left(\frac{{x}}{\mathrm{ln}\left(\mathrm{1}−{x}\right)}\right)^{\mathrm{2}} {dx}=\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \frac{\left(\mathrm{1}−{x}\right)^{\mathrm{2}} }{\mathrm{ln}^{\mathrm{2}} {x}}{dx} \\ $$ $${f}\left(\alpha\right)=\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \frac{{x}^{\alpha} \left(\mathrm{1}−{x}\right)^{\mathrm{2}} }{\mathrm{ln}^{\mathrm{2}} {x}}{dx}\Rightarrow{f}^{\left(\mathrm{2}\right)} \left(\alpha\right)=\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} {x}^{\alpha} \left(\mathrm{1}−{x}\right)^{\mathrm{2}} {dx} \\ $$ $$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\beta\left(\alpha+\mathrm{1},\:\mathrm{3}\right)=\frac{\mathrm{2}\Gamma\left(\alpha+\mathrm{1}\right)}{\Gamma\left(\alpha+\mathrm{4}\right)}=\frac{\mathrm{2}}{\left(\alpha+\mathrm{3}\right)\left(\alpha+\mathrm{2}\right)\left(\alpha+\mathrm{1}\right)} \\ $$ $$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\frac{\mathrm{1}}{\alpha+\mathrm{3}}−\frac{\mathrm{2}}{\alpha+\mathrm{2}}+\frac{\mathrm{1}}{\alpha+\mathrm{1}}\:\Rightarrow\:{f}^{\left(\mathrm{1}\right)} \left(\alpha\right)=\mathrm{ln}\left(\alpha+\mathrm{3}\right)−\mathrm{2ln}\left(\alpha+\mathrm{2}\right)+\mathrm{ln}\left(\alpha+\mathrm{1}\right) \\ $$ $${f}\left(\alpha\right)=\left(\alpha+\mathrm{3}\right)\left[\mathrm{ln}\left(\alpha+\mathrm{3}\right)−\mathrm{1}\right]−\mathrm{2}\left(\alpha+\mathrm{2}\right)\left[\mathrm{ln}\left(\alpha+\mathrm{2}\right)−\mathrm{1}\right]+\left(\alpha+\mathrm{1}\right)\left[\mathrm{ln}\left(\alpha+\mathrm{1}\right)−\mathrm{1}\right] \\ $$ $${f}\left(\mathrm{0}\right)=\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \frac{\left(\mathrm{1}−{x}\right)^{\mathrm{2}} }{\mathrm{ln}^{\mathrm{2}} {x}}{dx}=\mathrm{3}\left(\mathrm{ln3}−\mathrm{1}\right)−\mathrm{4}\left(\mathrm{ln2}−\mathrm{1}\right)−\mathrm{1} \\ $$ $$\Omega=\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \left(\frac{{x}}{\mathrm{ln}\left(\mathrm{1}−{x}\right)}\right)^{\mathrm{2}} {dx}=\mathrm{ln}\left(\frac{\mathrm{27}}{\mathrm{16}}\right) \\ $$ | ||
Commented byLordose last updated on 02/Jan/22 | ||
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$$\mathrm{No}\:\mathrm{intial}\:\mathrm{conditions}.. \\ $$ | ||
Commented byAr Brandon last updated on 02/Jan/22 | ||
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$$\mathrm{We}\:\mathrm{study}\:\mathrm{limits}\:\mathrm{as}\:\alpha\rightarrow−\infty\:\mathrm{after}\: \\ $$ $$\mathrm{integrating}\:\mathrm{to}\:\mathrm{get}\:\mathrm{C}=\mathrm{0} \\ $$ | ||
Commented bymnjuly1970 last updated on 02/Jan/22 | ||
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$$\:\:\:{very}\:{nice}\:\:{solution}\:{sir}\:{brandon} \\ $$ | ||
Answered by Lordose last updated on 02/Jan/22 | ||
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$$ \\ $$ $$\Omega\:=\:\int_{\mathrm{0}} ^{\:\mathrm{1}} \frac{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{ln}^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{1}−\mathrm{x}\right)}\mathrm{dx}\:\overset{\mathrm{x}=\mathrm{1}−\mathrm{x}} {=}\int_{\mathrm{0}} ^{\:\mathrm{1}} \frac{\left(\mathrm{1}−\mathrm{x}\right)^{\mathrm{2}} }{\mathrm{ln}^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{x}\right)}\mathrm{dx} \\ $$ $$\Omega\:\overset{\mathrm{t}=−\mathrm{ln}\left(\mathrm{x}\right)} {=}\:\int_{\mathrm{0}} ^{\:\infty} \frac{\left(\mathrm{1}−\mathrm{2e}^{−\mathrm{t}} +\mathrm{e}^{−\mathrm{2t}} \right)\mathrm{e}^{−\mathrm{t}} }{\mathrm{t}^{\mathrm{2}} }\mathrm{dt} \\ $$ $$\Omega\:=\:\int_{\mathrm{0}} ^{\:\infty} \frac{\mathrm{e}^{−\mathrm{t}} }{\mathrm{t}^{\mathrm{2}} }\mathrm{dt}\:−\:\mathrm{2}\int_{\mathrm{0}} ^{\:\infty} \frac{\mathrm{e}^{−\mathrm{2t}} }{\mathrm{t}^{\mathrm{2}} }\:+\:\int_{\mathrm{0}} ^{\:\infty} \frac{\mathrm{e}^{−\mathrm{3t}} }{\mathrm{t}^{\mathrm{2}} }\mathrm{dt} \\ $$ $$\boldsymbol{\mathrm{Maz}}\:\boldsymbol{\mathrm{Identity}}\::\:\begin{cases}{\int_{\mathrm{0}} ^{\:\infty} \mathrm{F}\left(\mathrm{u}\right)\mathrm{g}\left(\mathrm{u}\right)\mathrm{du}\:=\:\int_{\mathrm{0}} ^{\:\infty} \mathrm{f}\left(\mathrm{u}\right)\mathrm{G}\left(\mathrm{u}\right)\mathrm{du}}\\{\boldsymbol{\mathfrak{L}}\left(\mathrm{f}\left(\mathrm{t}\right)\right)\:=\:\mathrm{F}\left(\mathrm{t}\right)}\end{cases} \\ $$ $$\mathrm{F}\left(\mathrm{u}\right)\:=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{u}^{\mathrm{2}} }\:\Rightarrow\:\mathrm{f}\left(\mathrm{u}\right)\:=\:\mathrm{u} \\ $$ $$\mathrm{g}\left(\mathrm{u}\right)\:=\:\mathrm{e}^{−\mathrm{at}} \:\Rightarrow\:\mathrm{G}\left(\mathrm{u}\right)\:=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{a}+\mathrm{u}} \\ $$ $$\Omega\:\overset{\boldsymbol{\mathrm{Maz}}\:\boldsymbol{\mathrm{Identity}}} {=}\:\int_{\mathrm{0}} ^{\:\infty} \frac{\mathrm{t}}{\mathrm{1}+\mathrm{t}}\mathrm{dt}\:−\:\mathrm{2}\int_{\mathrm{0}} ^{\:\infty} \frac{\mathrm{t}}{\mathrm{2}+\mathrm{t}}\mathrm{dt}\:+\:\int_{\mathrm{0}} ^{\:\infty} \frac{\mathrm{t}}{\mathrm{3}+\mathrm{t}}\mathrm{dt} \\ $$ $$\Omega\:=\:\mathrm{t}\:−\:\mathrm{ln}\left(\mathrm{1}+\mathrm{t}\right)\:−\:\mathrm{2}\left(\mathrm{t}−\mathrm{2ln}\left(\mathrm{2}+\mathrm{t}\right)\right)+\left(\mathrm{t}−\mathrm{3ln}\left(\mathrm{3}+\mathrm{t}\right)\right)\mid_{\mathrm{0}} ^{\infty} \\ $$ $$\Omega\:=\:\mathrm{ln}\left(\frac{\left(\mathrm{2}+\mathrm{t}\right)^{\mathrm{4}} }{\left(\mathrm{1}+\mathrm{t}\right)\left(\mathrm{3}+\mathrm{t}\right)^{\mathrm{3}} }\right)\mid_{\mathrm{0}} ^{\infty} \\ $$ $$\Omega\:=\:−\mathrm{ln}\left(\frac{\mathrm{16}}{\mathrm{27}}\right)\:=\:\mathrm{ln}\left(\frac{\mathrm{27}}{\mathrm{16}}\right) \\ $$ | ||