Question Number 127521 by mohammad17 last updated on 30/Dec/20
$$\underset{\mathrm{0}} {\int}^{\:\mathrm{2}} \sqrt[{\mathrm{3}}]{\mathrm{4}{x}−{x}^{\mathrm{3}} }{dx} \\ $$
Answered by Dwaipayan Shikari last updated on 30/Dec/20
$$\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{2}} \sqrt[{\mathrm{3}}]{{x}}\:\left(\sqrt[{\mathrm{3}}]{\mathrm{4}−{x}^{\mathrm{2}} }\right){dx}\:\:\:\:\:\:\:\:\:{x}^{\mathrm{2}} =\mathrm{4}{u}\Rightarrow{x}=\mathrm{2}\frac{{du}}{{dx}} \\ $$$$=\mathrm{2}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} {x}^{−\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}} \left(\mathrm{4}−\mathrm{4}{u}\right)^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}} {du}\:=\mathrm{2}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} {u}^{−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}} \left(\mathrm{1}−{u}\right)^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}} {du}=\mathrm{2}\beta\left(\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}},\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{3}}\right) \\ $$$$=\mathrm{2}\frac{\Gamma\left(\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}\right)\Gamma\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\right)}{\mathrm{3}.\Gamma\left(\mathrm{2}\right)}=\frac{\mathrm{2}\pi}{\mathrm{3}{sin}\left(\frac{\pi}{\mathrm{3}}\right)}\:=\frac{\mathrm{4}\pi}{\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{3}}} \\ $$
Answered by mathmax by abdo last updated on 01/Jan/21
$$\mathrm{I}=\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{2}} \:^{\mathrm{3}} \sqrt{\mathrm{4x}−\mathrm{x}^{\mathrm{3}} }\mathrm{dx}\:\Rightarrow\mathrm{I}\:=−\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{2}} \mathrm{x}\left(^{\mathrm{3}} \sqrt{−\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }+\mathrm{1}}\right)\mathrm{dx} \\ $$$$\mathrm{changement}\:\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{x}}\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{t}}\:\Rightarrow\mathrm{x}=\mathrm{2t}\:\Rightarrow\mathrm{I}\:=−\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \left(\mathrm{2t}\right)\left(−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{t}^{\mathrm{2}} }+\mathrm{1}\right)^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}} \left(\mathrm{2dt}\right) \\ $$$$=−\mathrm{4}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \mathrm{t}\left(\frac{−\mathrm{1}+\mathrm{t}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{t}^{\mathrm{2}} }\right)^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}} \:\mathrm{dt}\:=−\mathrm{4}\:\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \:\frac{\mathrm{t}}{\mathrm{t}^{\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}} }\left(\mathrm{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right)^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}} \:\mathrm{dt} \\ $$$$=\mathrm{4}\:\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \:\mathrm{t}^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}} \left(\mathrm{1}−\mathrm{t}^{\mathrm{2}} \right)^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}} \:\mathrm{dt}\:=_{\mathrm{t}=\sqrt{\mathrm{u}}} \:\:\mathrm{4}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \:\mathrm{u}^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}} \left(\mathrm{1}−\mathrm{u}\right)^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}} \:\frac{\mathrm{du}}{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{u}}} \\ $$$$=\mathrm{2}\:\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \:\mathrm{u}^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}} \left(\mathrm{1}−\mathrm{u}\right)^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}} \mathrm{du}\:=\mathrm{2}\:\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \:\mathrm{u}^{−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}} \:\left(\mathrm{1}−\mathrm{u}\right)^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}} \:\mathrm{du}=\mathrm{2B}\left(\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}},\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{3}}\right) \\ $$$$=\mathrm{2}\:\frac{\Gamma\left(\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}\right)\Gamma\left(\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{3}}\right)}{\Gamma\left(\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}+\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{3}}\right)}=\frac{\mathrm{2}}{\Gamma\left(\mathrm{2}\right)}×\Gamma\left(\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}\right)\Gamma\left(\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{3}}\right) \\ $$
Commented by mathmax by abdo last updated on 01/Jan/21
$$\mathrm{I}=\mathrm{2}\Gamma\left(\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}\right).\Gamma\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}+\mathrm{1}\right)\:=\mathrm{2}\Gamma\left(\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}\right)×\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\Gamma\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\right) \\ $$$$=\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}\Gamma\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\right).\Gamma\left(\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\right)=\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}×\frac{\pi}{\mathrm{sin}\left(\frac{\pi}{\mathrm{3}}\right)}\:=\frac{\mathrm{2}\pi}{\mathrm{3}×\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{2}}}\:=\frac{\mathrm{4}\pi}{\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{3}}} \\ $$