Question Number 78549 by aliesam last updated on 18/Jan/20
Answered by ~blr237~ last updated on 18/Jan/20
$$\mathrm{let}\:\mathrm{named}\:\mathrm{it}\:\mathrm{A} \\ $$$$\mathrm{state}\:\mathrm{u}=\frac{\mathrm{x}}{\mathrm{2}}\:\:,\:\mathrm{A}=\mathrm{2}\int_{\mathrm{0}} ^{\frac{\pi}{\mathrm{4}}} \frac{\sqrt{\mathrm{tan2u}}}{\mathrm{1}+\mathrm{sinu}}\:\mathrm{du} \\ $$$$\frac{\mathrm{A}}{\mathrm{2}}=\:\int_{\mathrm{0}} ^{\frac{\pi}{\mathrm{4}}} \frac{\sqrt{\mathrm{tan2u}}}{\mathrm{cos}^{\mathrm{2}} \mathrm{u}}\left(\mathrm{1}−\mathrm{sinu}\right)\mathrm{du} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:=\int_{\mathrm{0}} ^{\frac{\pi}{\mathrm{4}}} \:\sqrt{\mathrm{tan2u}}\:\left(\frac{\mathrm{du}}{\mathrm{cos}^{\mathrm{2}} \mathrm{u}}\right)\:−\int_{\mathrm{0}} ^{\frac{\pi}{\mathrm{4}}} \mathrm{sinu}\sqrt{\mathrm{tan2u}}\:\left(\frac{\mathrm{du}}{\mathrm{cos}^{\mathrm{2}} \mathrm{u}}\right) \\ $$$$\:\:\:\:\:=\:\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \:\sqrt{\frac{\mathrm{2t}}{\mathrm{1}−\mathrm{t}^{\mathrm{2}} }}\:\:\mathrm{dt}\:−\:\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \sqrt{\frac{\mathrm{2t}^{\mathrm{3}} }{\mathrm{1}−\mathrm{t}^{\mathrm{4}} }}\:\:\mathrm{dt}\:\:\:\:\mathrm{where}\:\mathrm{t}=\mathrm{tanu} \\ $$$$\frac{\mathrm{A}}{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}}=\:\:\mathrm{I}_{\mathrm{2}} −\mathrm{I}_{\mathrm{4}} \:\:\:\mathrm{with}\:\mathrm{I}_{\mathrm{n}} =\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \sqrt{\frac{\mathrm{t}^{\mathrm{n}−\mathrm{1}} }{\mathrm{1}−\mathrm{t}^{\mathrm{n}} }}\:\mathrm{dt}\:\:\mathrm{for}\:\mathrm{n}\geqslant\mathrm{1}\: \\ $$$$\mathrm{let}\:\mathrm{state}\:\:\mathrm{y}=\mathrm{t}^{\mathrm{n}} \:\:\:\Rightarrow\:\mathrm{dt}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{n}}\mathrm{y}^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{n}}−\mathrm{1}} \mathrm{dy} \\ $$$$\mathrm{I}_{\mathrm{n}} =\:\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \mathrm{y}^{\frac{\mathrm{n}−\mathrm{1}}{\mathrm{2n}}} \left(\mathrm{1}−\mathrm{y}\right)^{\frac{−\mathrm{1}}{\mathrm{2}}} \left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{n}}\mathrm{y}^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{n}}−\mathrm{1}} \mathrm{dy}\right) \\ $$$$\:\mathrm{nI}_{\mathrm{n}} \:\:=\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \:\mathrm{y}^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2n}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}−\mathrm{1}} \left(\mathrm{1}−\mathrm{y}\right)^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}−\mathrm{1}} \mathrm{dy} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:=\mathrm{B}\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2n}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}},\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right)=\frac{\Gamma\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2n}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right)\Gamma\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right)}{\Gamma\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2n}}+\mathrm{1}\right)}\: \\ $$$$\:\:\mathrm{so}\:\:\mathrm{I}_{\mathrm{n}} =\:\frac{\mathrm{2}\sqrt{\pi}\:\Gamma\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2n}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right)}{\Gamma\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2n}}\right)} \\ $$$$ \\ $$
Commented by mind is power last updated on 19/Jan/20
$$\mathrm{nice}\:\mathrm{Sir} \\ $$