Question Number 143545 by mathmax by abdo last updated on 15/Jun/21
$$\mathrm{calculate}\:\int_{\mathrm{0}} ^{\infty} \:\frac{\mathrm{logx}}{\mathrm{x}^{\mathrm{6}} \:+\mathrm{1}}\mathrm{dx} \\ $$
Answered by Pagnol last updated on 15/Jun/21
$$\mathrm{I}=\int_{\mathrm{0}} ^{\infty} \frac{\mathrm{logx}}{\mathrm{x}^{\mathrm{6}} +\mathrm{1}}\mathrm{dx}\:,\:\mathrm{u}=\mathrm{x}^{\mathrm{6}} \Rightarrow\mathrm{x}=\mathrm{u}^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}} \Rightarrow\mathrm{dx}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\mathrm{u}^{−\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{6}}} \mathrm{du} \\ $$$$\:\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{36}}\int_{\mathrm{0}} ^{\infty} \frac{\mathrm{u}^{−\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{6}}} \mathrm{logu}}{\mathrm{u}+\mathrm{1}}\mathrm{du} \\ $$$$\mathrm{I}\left(\alpha\right)=\int_{\mathrm{0}} ^{\infty} \frac{\mathrm{u}^{\alpha} }{\mathrm{u}+\mathrm{1}}\mathrm{du}=\beta\left(\alpha+\mathrm{1},\:−\alpha\right)=\frac{\Gamma\left(\alpha+\mathrm{1}\right)\Gamma\left(−\alpha\right)}{\Gamma\left(\mathrm{1}\right)} \\ $$$$\mathrm{I}'\left(\alpha\right)=\int_{\mathrm{0}} ^{\infty} \frac{\mathrm{u}^{\alpha} \mathrm{lnu}}{\mathrm{u}+\mathrm{1}}\mathrm{du}=−\Gamma\left(\alpha+\mathrm{1}\right)\Gamma'\left(−\alpha\right)+\Gamma'\left(\alpha+\mathrm{1}\right)\Gamma\left(−\alpha\right) \\ $$$$\mathrm{I}'\left(−\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{6}}\right)=−\Gamma\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\right)\Gamma'\left(\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{6}}\right)+\Gamma'\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\right)\Gamma\left(\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{6}}\right) \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\Gamma\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\right)\Gamma\left(\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{6}}\right)\left[\psi\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\right)−\psi\left(\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{6}}\right)\right] \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\frac{\pi}{\mathrm{sin}\left(\frac{\pi}{\mathrm{6}}\right)}\left[−\pi\mathrm{cot}\left(\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{6}}\pi\right)\right]=\mathrm{2}\pi\left(\pi\sqrt{\mathrm{3}}\right)=\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{3}}\pi^{\mathrm{2}} \\ $$$$\mathrm{I}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{36}}\mathrm{I}'\left(−\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{6}}\right)=\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{18}}\pi^{\mathrm{2}} \\ $$
Answered by mathmax by abdo last updated on 15/Jun/21
$$\Phi=\int_{\mathrm{0}} ^{\infty} \:\frac{\mathrm{logx}}{\mathrm{x}^{\mathrm{6}} \:+\mathrm{1}}\mathrm{dx}\:\mathrm{changement}\:\mathrm{x}^{\mathrm{6}} \:=\mathrm{t}\:\mathrm{give} \\ $$$$\Phi=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\int_{\mathrm{0}} ^{\infty} \:\:\frac{\mathrm{log}\left(\mathrm{t}^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}} \right)}{\mathrm{1}+\mathrm{t}}\mathrm{t}^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}−\mathrm{1}} \mathrm{dt}\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{36}}\int_{\mathrm{0}} ^{\infty} \:\frac{\mathrm{t}^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}−\mathrm{1}} \:\mathrm{logt}}{\mathrm{1}+\mathrm{t}}\mathrm{dt} \\ $$$$\mathrm{let}\:\mathrm{f}\left(\mathrm{a}\right)=\int_{\mathrm{0}} ^{\infty} \:\frac{\mathrm{t}^{\mathrm{a}−\mathrm{1}} }{\mathrm{1}+\mathrm{t}}\mathrm{dt}\:\Rightarrow\mathrm{f}^{'} \left(\mathrm{a}\right)=\int_{\mathrm{0}} ^{\infty} \frac{\mathrm{t}^{\mathrm{a}−\mathrm{1}} \mathrm{logt}}{\mathrm{1}+\mathrm{t}}\mathrm{dt}\:\Rightarrow\mathrm{f}^{'} \left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\right)=\mathrm{36}\Phi\:\Rightarrow \\ $$$$\Phi=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{36}}\mathrm{f}^{'} \left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\right)\:\:\mathrm{we}\:\mathrm{know}\:\mathrm{f}\left(\mathrm{a}\right)=\frac{\pi}{\mathrm{sin}\left(\pi\mathrm{a}\right)}\:\Rightarrow\mathrm{f}^{'} \left(\mathrm{a}\right)=−\frac{\pi^{\mathrm{2}} \mathrm{cos}\left(\pi\mathrm{a}\right)}{\mathrm{sin}^{\mathrm{2}} \left(\pi\mathrm{a}\right)}\:\Rightarrow \\ $$$$\mathrm{f}^{'} \left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\right)=−\frac{\pi^{\mathrm{2}} ×\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{2}}}{\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} }\:=−\mathrm{4}\pi^{\mathrm{2}} .\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{2}}=−\mathrm{2}\pi^{\mathrm{2}} \sqrt{\mathrm{3}}\:\Rightarrow \\ $$$$\Phi=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{36}}\left(−\mathrm{2}\pi^{\mathrm{2}} \:\sqrt{\mathrm{3}}\right)\:=−\frac{\pi^{\mathrm{2}} }{\mathrm{18}}\sqrt{\mathrm{3}} \\ $$