Question Number 39280 by rahul 19 last updated on 04/Jul/18
$$\:\int_{\mathrm{0}} ^{\frac{\pi}{\mathrm{2}}} \:\mathrm{cos}\:^{\mathrm{10}} {x}.\mathrm{sin}\:\mathrm{12}{x}\:{dx}\:=\:? \\ $$$$\mathrm{Given} \\ $$$$\mathrm{reduction}\:\mathrm{formula}\:: \\ $$$$\int\:\mathrm{cos}^{\mathrm{m}} {x}\:{sin}\:{nx}\:{dx}\: \\ $$$$\:\mathrm{I}_{\mathrm{m},\mathrm{n}} =\:−\frac{\mathrm{cos}\:^{\mathrm{m}} {x}\:.\:{cosnx}}{{m}+{n}}\:+\:\frac{{m}}{{m}+{n}}\:\mathrm{I}_{\mathrm{m}−\mathrm{1},\mathrm{n}−\mathrm{1}} \\ $$
Commented by rahul 19 last updated on 04/Jul/18
Someone pls do by reduction formulae given.
?????????
Answered by MJS last updated on 04/Jul/18
$$\mathrm{cos}^{\mathrm{10}\:} \:{x}\:\mathrm{sin}\:\mathrm{12}{x}= \\ $$$$=\mathrm{sin}\:\mathrm{12}{x}\:\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{512}}\mathrm{cos}\:\mathrm{10}{x}\:+\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{256}}\mathrm{cos}\:\mathrm{8}{x}\:+\frac{\mathrm{45}}{\mathrm{512}}\mathrm{cos}\:\mathrm{6}{x}\:+\frac{\mathrm{15}}{\mathrm{64}}\mathrm{cos}\:\mathrm{4}{x}\:+\frac{\mathrm{105}}{\mathrm{256}}\mathrm{cos}\:\mathrm{2}{x}\:+\frac{\mathrm{63}}{\mathrm{256}}\right)= \\ $$$$\:\:\:\:\:\left[\mathrm{sin}\:{ax}\:\mathrm{cos}\:{bx}\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{sin}\left(\left({a}−{b}\right){x}\right)+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{sin}\left(\left({a}+{b}\right){x}\right)\right] \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{1024}}\mathrm{sin}\:\mathrm{22}{x}\:+\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{512}}\mathrm{sin}\:\mathrm{20}{x}\:+\frac{\mathrm{45}}{\mathrm{1024}}\mathrm{sin}\:\mathrm{18}{x}\:+\frac{\mathrm{15}}{\mathrm{128}}\mathrm{sin}\:\mathrm{16}{x}\:+\frac{\mathrm{105}}{\mathrm{512}}\mathrm{sin}\:\mathrm{14}{x}\:+\frac{\mathrm{63}}{\mathrm{256}}\mathrm{sin}\:\mathrm{12}{x}\:+\frac{\mathrm{105}}{\mathrm{512}}\mathrm{sin}\:\mathrm{10}{x}\:+\frac{\mathrm{15}}{\mathrm{128}}\mathrm{sin}\:\mathrm{8}{x}\:+\frac{\mathrm{45}}{\mathrm{1024}}\mathrm{sin}\:\mathrm{6}{x}\:+\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{512}}\mathrm{sin}\:\mathrm{4}{x}\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{1024}}\mathrm{sin}\:\mathrm{2}{x}= \\ $$$$=\underset{{k}=\mathrm{0}} {\overset{\mathrm{10}} {\sum}}\frac{\begin{pmatrix}{\mathrm{10}}\\{{k}}\end{pmatrix}}{\mathrm{2}^{\mathrm{10}} }\mathrm{sin}\left(\left(\mathrm{22}−\mathrm{2}{k}\right){x}\right) \\ $$$$\int\left(\underset{{k}=\mathrm{0}} {\overset{\mathrm{10}} {\sum}}\frac{\begin{pmatrix}{\mathrm{10}}\\{{k}}\end{pmatrix}}{\mathrm{2}^{\mathrm{10}} }\mathrm{sin}\left(\left(\mathrm{22}−\mathrm{2}{k}\right){x}\right)\right){dx}= \\ $$$$=−\underset{{k}=\mathrm{0}} {\overset{\mathrm{10}} {\sum}}\frac{\begin{pmatrix}{\mathrm{10}}\\{{k}}\end{pmatrix}}{\mathrm{2}^{\mathrm{10}} \left(\mathrm{22}−\mathrm{2}{k}\right)}\mathrm{cos}\left(\left(\mathrm{22}−\mathrm{2k}\right){x}\right)=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{11}} \\ $$
Answered by tanmay.chaudhury50@gmail.com last updated on 04/Jul/18
$${e}^{{ix}} ={cosx}+{isinx}={k} \\ $$$$\left({e}^{{ix}} \right)^{\mathrm{10}} ={cos}\mathrm{10}{x}+{isin}\mathrm{10}{x}={k}^{\mathrm{10}} \\ $$$${e}^{−{ix}} ={cosx}−{isinx}=\frac{\mathrm{1}}{{k}} \\ $$$${k}+\frac{\mathrm{1}}{{k}}=\mathrm{2}{cosx} \\ $$$$\left({k}+\frac{\mathrm{1}}{{k}}\right)^{\mathrm{10}} =\left(\mathrm{2}{cosx}\right)^{\mathrm{10}} \\ $$$$\mathrm{2}^{\mathrm{10}} {cos}^{\mathrm{10}} {x}={k}^{\mathrm{10}} +\mathrm{10}{c}_{\mathrm{1}} {k}^{\mathrm{9}} .\frac{\mathrm{1}}{{k}}+\:\mathrm{10}{c}_{\mathrm{2}} {k}^{\mathrm{8}} \frac{\mathrm{1}}{{k}^{\mathrm{2}} }+\mathrm{10}{c}_{\mathrm{3}} {k}^{\mathrm{7}} .\frac{\mathrm{1}}{{k}^{\mathrm{3}} } \\ $$$$\:+\mathrm{10}{c}_{\mathrm{4}} {k}^{\mathrm{6}} .\frac{\mathrm{1}}{{k}^{\mathrm{4}} }+\mathrm{10}{c}_{\mathrm{5}} {k}^{\mathrm{5}} .\frac{\mathrm{1}}{{k}^{\mathrm{5}} }+\mathrm{10}{c}_{\mathrm{6}} {k}^{\mathrm{4}} .\frac{\mathrm{1}}{{k}^{\mathrm{6}} }+\mathrm{10}{c}_{\mathrm{7}} {k}^{\mathrm{3}} .\frac{\mathrm{1}}{{k}^{\mathrm{7}} } \\ $$$$+\mathrm{10}{c}_{\mathrm{8}} {k}^{\mathrm{2}} .\frac{\mathrm{1}}{{k}^{\mathrm{8}} }+\mathrm{10}{c}_{\mathrm{9}} {k}.\frac{\mathrm{1}}{{k}^{\mathrm{9}} }+\mathrm{10}{c}_{\mathrm{10}} .\frac{\mathrm{1}}{{k}^{\mathrm{10}} } \\ $$$$=\left({k}^{\mathrm{10}} +\frac{\mathrm{1}}{{k}^{\mathrm{10}} }\right)+\mathrm{10}\left({k}^{\mathrm{8}} +\frac{\mathrm{1}}{{k}^{\mathrm{8}} }\right)+\mathrm{45}\left({k}^{\mathrm{6}} +\frac{\mathrm{1}}{{k}^{\mathrm{6}} }\right)+\mathrm{120}\left({k}^{\mathrm{4}} +\frac{\mathrm{1}}{{k}^{\mathrm{4}} }\right. \\ $$$$+\mathrm{10}{c}_{\mathrm{4}} \left({k}^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{1}}{{k}^{\mathrm{2}} }\right)+\mathrm{10}{c}_{\mathrm{5}} \\ $$$$=\left(\mathrm{2}{cos}\mathrm{10}{x}\right)+\mathrm{10}\left(\mathrm{2}{cos}\mathrm{8}{x}\right)+\mathrm{45}\left(\mathrm{2}{cos}\mathrm{6}{x}\right)+ \\ $$$$\mathrm{120}{cos}\mathrm{4}{x}+\mathrm{210}{cos}\mathrm{2}{x}+\mathrm{252} \\ $$$${now}\:{got}\:{thevalue}\:{of}\:\mathrm{2}^{\mathrm{10}} {cos}^{\mathrm{10}} {x} \\ $$$$\int{cos}^{\mathrm{10}} {x}×{sin}\mathrm{12}{xdx} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{\mathrm{10}} }\int\left(\mathrm{2}{cos}\mathrm{10}{x}+\mathrm{20}{cos}\mathrm{8}{x}+\mathrm{90}{cos}\mathrm{6}{x}+\mathrm{120}{coz}\mathrm{4}{x}\right. \\ $$$$\left.+\mathrm{210}{cos}\mathrm{2}{x}+\mathrm{252}\right){sin}\mathrm{12}{x}\:{dx} \\ $$$$\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{\mathrm{10}} }\int\mathrm{2}{cos}\mathrm{10}{x}.{sin}\mathrm{12}{x}+… \\ $$$$\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}^{\mathrm{10}} }\int\left({sin}\mathrm{22}{x}+{sin}\mathrm{2}{x}\right){dx} \\ $$$${in}\:{this}\:{way}\:\:{easy}\:{to}\:{solve}… \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$
Answered by MJS last updated on 05/Jul/18
$$\mathrm{let}\:\mathrm{me}\:\mathrm{write}\:{c}^{{m}} \:\mathrm{and}\:{c}_{{n}} \:\mathrm{for}\:\mathrm{cos}^{{m}} \:{x}\:\mathrm{and}\:\mathrm{cos}\:{nx} \\ $$$$−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{22}}{c}^{\mathrm{10}} {c}_{\mathrm{12}} +\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{11}}\left(−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{20}}{c}^{\mathrm{9}} {c}_{\mathrm{11}} +\frac{\mathrm{9}}{\mathrm{20}}\left(−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{18}}{c}^{\mathrm{8}} {c}_{\mathrm{10}} +\right.\right. \\ $$$$\:\:\:\:\:+\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{9}}\left(−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{16}}{c}^{\mathrm{7}} {c}_{\mathrm{9}} +\frac{\mathrm{7}}{\mathrm{16}}\left(−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{14}}{c}^{\mathrm{6}} {c}_{\mathrm{8}} +\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{7}}\left(−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{12}}{c}^{\mathrm{5}} {c}_{\mathrm{7}} +\right.\right.\right. \\ $$$$\:\:\:\:\:+\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{12}}\left(−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{10}}{c}^{\mathrm{4}} {c}_{\mathrm{6}} +\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{5}}\left(−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{8}}{c}^{\mathrm{3}} {c}_{\mathrm{5}} +\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{8}}\left(−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}{c}^{\mathrm{2}} {c}_{\mathrm{5}} +\right.\right.\right. \\ $$$$\:\:\:\:\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\left(−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}{c}^{\mathrm{1}} {c}_{\mathrm{4}} +\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\left(−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{c}_{\mathrm{3}} \right.\right. \\ $$$$−\left(\frac{{c}^{\mathrm{10}} {c}_{\mathrm{12}} }{\mathrm{22}}+\frac{{c}^{\mathrm{9}} {c}_{\mathrm{11}} }{\mathrm{44}}+\frac{{c}^{\mathrm{8}} {c}_{\mathrm{10}} }{\mathrm{88}}+\frac{{c}^{\mathrm{7}} {c}_{\mathrm{9}} }{\mathrm{176}}+…\right. \\ $$$$−\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{11}} {\sum}}\frac{\left(\mathrm{cos}\:{x}\right)^{\mathrm{11}−{k}} \mathrm{cos}\left(\left(\mathrm{13}−{k}\right){x}\right)}{\mathrm{11}×\mathrm{2}^{{k}} } \\ $$