Question Number 166690 by mnjuly1970 last updated on 25/Feb/22
$$ \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:{Calculate}\: \\ $$$$\:\:\:\:\:{If}\:\:,\:\boldsymbol{\phi}=\:\int_{\mathrm{0}} ^{\:\mathrm{1}} \frac{\:{tanh}^{\:β\mathrm{1}} \left(\:{x}^{\:\mathrm{3}} \:\right)}{{x}}\:{dx}\:=\:\alpha.\zeta\left(\:\mathrm{2}\right)\:\:\:\:\:\:\:\: \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:{then}\:,\:\:\:\:\:\alpha\:=\:?\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\blacksquare\:\mathscr{M}.\mathscr{N}\:\:\:\:\:\: \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:βββββββ \\ $$$$ \\ $$
Answered by amin96 last updated on 25/Feb/22
$$\underline{\boldsymbol{\mathrm{solution}}:}\:\:\:\:\:\:\:\:\:\boldsymbol{\mathrm{x}}^{\mathrm{3}} =\boldsymbol{\mathrm{t}}\:\:\:\frac{\boldsymbol{\mathrm{dt}}}{\boldsymbol{\mathrm{dx}}}=\mathrm{3}\boldsymbol{\mathrm{x}}^{\mathrm{2}} =\mathrm{3}\boldsymbol{\mathrm{t}}^{\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}} \:\:\:\:\boldsymbol{\mathrm{dx}}=\frac{\boldsymbol{\mathrm{dt}}}{\mathrm{3}\boldsymbol{\mathrm{t}}^{\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}} } \\ $$$$\boldsymbol{\phi}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \frac{\boldsymbol{\mathrm{arctgh}}\left(\boldsymbol{\mathrm{t}}\right)}{\boldsymbol{\mathrm{t}}}\boldsymbol{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \frac{\boldsymbol{\mathrm{ln}}\left(\frac{\mathrm{1}+\boldsymbol{\mathrm{t}}}{\mathrm{1}β\boldsymbol{\mathrm{t}}}\right)}{\boldsymbol{\mathrm{t}}}\boldsymbol{\mathrm{dt}}= \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \frac{\mathrm{1}}{\boldsymbol{\mathrm{t}}}\boldsymbol{\mathrm{ln}}\left(\frac{\mathrm{1}+\boldsymbol{\mathrm{t}}}{\mathrm{1}β\boldsymbol{\mathrm{t}}}\right)\boldsymbol{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \frac{\mathrm{1}}{\boldsymbol{\mathrm{t}}}\underset{\boldsymbol{\mathrm{n}}=\mathrm{0}} {\overset{\infty} {\sum}}\frac{\boldsymbol{\mathrm{t}}^{\mathrm{2}\boldsymbol{\mathrm{n}}+\mathrm{1}} }{\mathrm{2}\boldsymbol{\mathrm{n}}+\mathrm{1}}\boldsymbol{\mathrm{dt}}= \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\underset{\boldsymbol{\mathrm{n}}=\mathrm{0}} {\overset{\infty} {\sum}}\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}\boldsymbol{\mathrm{n}}+\mathrm{1}}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \boldsymbol{\mathrm{t}}^{\mathrm{2}\boldsymbol{\mathrm{n}}} \boldsymbol{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\underset{\boldsymbol{\mathrm{n}}=\mathrm{0}} {\overset{\infty} {\sum}}\frac{\mathrm{1}}{\left(\mathrm{2}\boldsymbol{\mathrm{n}}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }= \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\left(\mathrm{1}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{5}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{7}^{\mathrm{2}} }+\ldots\right)=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\left(\boldsymbol{\zeta}\left(\mathrm{2}\right)β\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\boldsymbol{\zeta}\left(\mathrm{2}\right)\right)= \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\boldsymbol{\zeta}\left(\mathrm{2}\right)\:\:\:\:\:\boldsymbol{\alpha}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\boldsymbol{{by}}\:\boldsymbol{{M}}.\boldsymbol{{A}} \\ $$
Commented by mnjuly1970 last updated on 25/Feb/22
$${grateful}\:{sir}\:{Amin}\:…{excellent} \\ $$