Question Number 154202 by mathdanisur last updated on 15/Sep/21
$$\boldsymbol{\Omega}\:\:=\underset{\:\mathrm{0}} {\overset{\:\infty} {\int}}\:\frac{\mathrm{ln}\centerdot\left(\mathrm{1}\:+\:\mathrm{x}\right)}{\mathrm{x}\centerdot\left(\mathrm{x}^{\mathrm{2}} \:+\:\mathrm{x}\:+\:\mathrm{1}\right)}\:\mathrm{dx}\:=\:? \\ $$
Answered by qaz last updated on 15/Sep/21
$$\int_{\mathrm{0}} ^{\infty} \frac{\mathrm{ln}\left(\mathrm{1}+\mathrm{x}\right)}{\mathrm{x}\left(\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{x}+\mathrm{1}\right)}\mathrm{dx} \\ $$$$=\int_{\mathrm{1}} ^{\infty} \frac{\mathrm{lnx}}{\left(\mathrm{x}â\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{x}^{\mathrm{2}} â\mathrm{x}+\mathrm{1}\right)}\mathrm{dx} \\ $$$$=\int_{\mathrm{1}} ^{\infty} \frac{\left(\mathrm{x}+\mathrm{1}\right)\mathrm{lnx}}{\left(\mathrm{x}â\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{1}\right)}\mathrm{dx} \\ $$$$=\int_{\mathrm{1}} ^{\mathrm{0}} \frac{\mathrm{x}\left(\mathrm{1}+\mathrm{x}\right)\mathrm{lnx}}{\left(\mathrm{1}â\mathrm{x}\right)\left(\mathrm{1}+\mathrm{x}^{\mathrm{3}} \right)}\mathrm{dx} \\ $$$$=\int_{\mathrm{1}} ^{\mathrm{0}} \left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{1}â\mathrm{x}}+\frac{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} â\mathrm{1}}{\mathrm{1}+\mathrm{x}^{\mathrm{3}} }\right)\mathrm{lnxdx} \\ $$$$=\frac{\pi^{\mathrm{2}} }{\mathrm{6}}+\int_{\mathrm{1}} ^{\mathrm{0}} \frac{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{1}+\mathrm{x}^{\mathrm{3}} }\mathrm{lnxdx}â\int_{\mathrm{1}} ^{\mathrm{0}} \frac{\mathrm{lnx}}{\mathrm{1}+\mathrm{x}^{\mathrm{3}} }\mathrm{dx} \\ $$$$=\frac{\pi^{\mathrm{2}} }{\mathrm{6}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \frac{\mathrm{ln}\left(\mathrm{1}+\mathrm{x}^{\mathrm{3}} \right)}{\mathrm{x}}\mathrm{dx}+\underset{\mathrm{n}=\mathrm{0}} {\overset{\infty} {\sum}}\left(â\mathrm{1}\right)^{\mathrm{n}} \int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \mathrm{x}^{\mathrm{3n}} \mathrm{lnxdx} \\ $$$$=\frac{\pi^{\mathrm{2}} }{\mathrm{6}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{9}}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \frac{\mathrm{ln}\left(\mathrm{1}+\mathrm{x}\right)}{\mathrm{x}}\mathrm{dx}â\underset{\mathrm{n}=\mathrm{0}} {\overset{\infty} {\sum}}\frac{\left(â\mathrm{1}\right)^{\mathrm{n}} }{\left(\mathrm{3n}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} } \\ $$$$=\frac{\mathrm{19}\pi^{\mathrm{2}} }{\mathrm{108}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{18}}\psi'\left(\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}\right)â\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{9}}\psi'\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\right) \\ $$$$=\frac{\mathrm{19}\pi^{\mathrm{2}} }{\mathrm{108}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\psi'\left(\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}\right)â\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{9}}\pi^{\mathrm{2}} \mathrm{csc}^{\mathrm{2}} \frac{\pi}{\mathrm{3}} \\ $$$$=\frac{\pi^{\mathrm{2}} }{\mathrm{36}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\psi'\left(\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}\right) \\ $$
Commented by puissant last updated on 15/Sep/21
$${Mr}\:{Qaz},\:{you}\:{are}\:{really}\:{strong}.. \\ $$$$ \\ $$$$\psi'\left({x}\right)+\psi'\left(\mathrm{1}â{x}\right)=\pi^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{1}+{cotan}^{\mathrm{2}} \left(\pi{x}\right)\right) \\ $$$${x}=\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}\:\rightarrow\:\psi'\left(\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}\right)=\pi^{\mathrm{2}} +\pi^{\mathrm{2}} {cotan}\left(\frac{\mathrm{2}\pi}{\mathrm{3}}\right)â\psi'\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\right).. \\ $$
Commented by mathdanisur last updated on 15/Sep/21
$$\mathrm{Very}\:\mathrm{nice}\:\mathrm{Ser}\:\mathrm{thank}\:\mathrm{you} \\ $$
Commented by mathdanisur last updated on 16/Sep/21
$$\mathrm{Ser},\:\mathrm{aanswer}:\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\left(\frac{\mathrm{5}\pi^{\mathrm{2}} }{\mathrm{6}}\:-\:\psi\:^{'} \left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\right)\right) \\ $$