Question Number 42823 by rahul 19 last updated on 03/Sep/18
$$\mathrm{Evaluate}\:: \\ $$$$\int_{−\mathrm{5}} ^{\:\mathrm{5}} \:{x}^{\mathrm{2}} \left[{x}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right]{dx}\:=\:\:? \\ $$$${where}\:\left[.\right]=\:{greatest}\:{integer}\:{function} \\ $$
Commented by prof Abdo imad last updated on 03/Sep/18
$${changement}\:{x}\:=−\mathrm{5}+{t}\:{give} \\ $$$${I}\:=\:\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{10}} \left(−\mathrm{5}+{t}\right)^{\mathrm{2}} \left[−\mathrm{5}+{t}\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right]{dt} \\ $$$$=\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{10}} \left({t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{10}{t}\:+\mathrm{25}\right)\left\{−\mathrm{5}\:+\left[{t}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right]\right\}{dt} \\ $$$$=−\mathrm{5}\:\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{10}} \:\left({t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{10}{t}\:+\mathrm{25}\right){dt}\:+\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{10}} \left({t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{10}{t}\:+\mathrm{25}\right)\left[{t}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right]{dt} \\ $$$${but}\:\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{10}} \left({t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{10}{t}\:+\mathrm{25}\right){dt}\:=\left[\frac{{t}^{\mathrm{3}} }{\mathrm{3}}\:−\mathrm{5}{t}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{25}{t}\right]_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{10}} \\ $$$$=\frac{\mathrm{10}^{\mathrm{3}} }{\mathrm{3}}\:−\mathrm{500}\:+\mathrm{250}\:=\frac{\mathrm{1000}}{\mathrm{3}}\:−\mathrm{250}\:=\frac{\mathrm{1000}−\mathrm{750}}{\mathrm{3}} \\ $$$$=\frac{\mathrm{250}}{\mathrm{3}}\:\:\:{also}\:{we}\:{have} \\ $$$$\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{10}} \left({t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{10}{t}\:+\mathrm{25}\right)\left[{t}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right]{dt} \\ $$$$=\sum_{{k}=\mathrm{0}} ^{\mathrm{9}} \:\:\int_{{k}} ^{{k}+\mathrm{1}} \left({t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{10}{t}\:+\mathrm{25}\right)\left[{t}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right]{dt} \\ $$$${but}\:{we}\:{know}\:{that}\:\left[{x}+{y}\right]=\left[{x}\right]+\left[{y}\right]+\xi\:{with}\xi=\mathrm{0}{or}\:\xi=\mathrm{1} \\ $$$$\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{10}} \left({t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{10}{t}\:+\mathrm{25}\right)\left[{t}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right]{dt}= \\ $$$$=\sum_{{k}=\mathrm{0}} ^{\mathrm{9}} \:\int_{{k}} ^{{k}+\mathrm{1}} \left({t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{10}{t}\:+\mathrm{25}\right)\left({k}\:+\xi\right){dt} \\ $$$$=\sum_{{k}=\mathrm{0}} ^{\mathrm{9}} \left({k}+\xi\right)\:\left[\frac{{t}^{\mathrm{3}} }{\mathrm{3}}\:−\mathrm{5}{t}^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{25}{t}\right]_{{k}} ^{{k}+\mathrm{1}} \\ $$$$=\sum_{{k}=\mathrm{0}} ^{\mathrm{9}} \left({k}+\xi\right)\left\{\:\frac{\left({k}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{3}} }{\mathrm{3}}\:−\mathrm{5}\left({k}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} \:+\mathrm{25}\left({k}+\mathrm{1}\right)\right. \\ $$$$\left.−\frac{{k}^{\mathrm{3}} }{\mathrm{3}}\:+\mathrm{5}{k}^{\mathrm{2}} \:−\mathrm{25}{k}\right\}\:=….. \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$
Answered by MJS last updated on 03/Sep/18
$$\mathrm{in}\:\mathrm{steps}: \\ $$$$\left[{x}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right]={c} \\ $$$${x}\in\left[−\mathrm{5};\:−\mathrm{4}.\mathrm{5}\left[\:\Rightarrow\:{c}=−\mathrm{5}\right.\right. \\ $$$${x}\in\left[−\mathrm{4}.\mathrm{5};\:−\mathrm{3}.\mathrm{5}\left[\:\Rightarrow\:{c}=−\mathrm{4}\right.\right. \\ $$$${x}\in\:\left[−\mathrm{3}.\mathrm{5};\:−\mathrm{2}.\mathrm{5}\left[\:\Rightarrow\:{c}=−\mathrm{3}\right.\right. \\ $$$${x}\in\:\left[−\mathrm{2}.\mathrm{5};\:−\mathrm{1}.\mathrm{5}\left[\:\Rightarrow\:{c}=−\mathrm{2}\right.\right. \\ $$$${x}\in\:\left[−\mathrm{1}.\mathrm{5};\:−.\mathrm{5}\left[\:\Rightarrow\:{c}=−\mathrm{1}\right.\right. \\ $$$${x}\in\:\left[−.\mathrm{5};\:.\mathrm{5}\left[\:\Rightarrow\:{c}=\mathrm{0}\right.\right. \\ $$$${x}\in\:\left[.\mathrm{5};\:\mathrm{1}.\mathrm{5}\left[\:\Rightarrow\:{c}=\mathrm{1}\right.\right. \\ $$$${x}\in\:\left[\mathrm{1}.\mathrm{5};\:\mathrm{2}.\mathrm{5}\left[\:\Rightarrow\:{c}=\mathrm{2}\right.\right. \\ $$$${x}\in\:\left[\mathrm{2}.\mathrm{5};\:\mathrm{3}.\mathrm{5}\left[\:\Rightarrow\:{c}=\mathrm{3}\right.\right. \\ $$$${x}\in\:\left[\mathrm{3}.\mathrm{5};\:\mathrm{4}.\mathrm{5}\left[\:\Rightarrow\:{c}=\mathrm{4}\right.\right. \\ $$$${x}\in\:\left[\mathrm{4}.\mathrm{5};\:\mathrm{5}\right]\:\Rightarrow\:{c}=\mathrm{5} \\ $$$$\underset{−\mathrm{5}} {\overset{\mathrm{5}} {\int}}{x}^{\mathrm{2}} \left[{x}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right]{dx}=\Sigma{c}\int{x}^{\mathrm{2}} {dx}=\Sigma\frac{{c}}{\mathrm{3}}\left[{x}^{\mathrm{3}} \right]_{{a}} ^{{b}} = \\ $$$$=−\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{3}}\left(\left(−\mathrm{4}.\mathrm{5}\right)^{\mathrm{3}} −\left(−\mathrm{5}\right)^{\mathrm{3}} \right)−\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{3}}\left(\left(−\mathrm{3}.\mathrm{5}\right)^{\mathrm{3}} −\left(−\mathrm{4}.\mathrm{5}\right)^{\mathrm{3}} \right)−\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{3}}\left(\left(−\mathrm{2}.\mathrm{5}\right)^{\mathrm{3}} −\left(−\mathrm{3}.\mathrm{5}\right)^{\mathrm{3}} \right)… \\ $$$$…+\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{3}}\left(\mathrm{3}.\mathrm{5}^{\mathrm{3}} −\mathrm{2}.\mathrm{5}^{\mathrm{3}} \right)+\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{3}}\left(\mathrm{4}.\mathrm{5}^{\mathrm{3}} −\mathrm{3}.\mathrm{5}^{\mathrm{3}} \right)+\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{3}}\left(\mathrm{5}^{\mathrm{3}} −\mathrm{4}.\mathrm{5}^{\mathrm{3}} \right)= \\ $$$$=−\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{3}}\left(\mathrm{5}^{\mathrm{3}} −\mathrm{4}.\mathrm{5}^{\mathrm{3}} \right)+\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{3}}\left(\mathrm{5}^{\mathrm{3}} −\mathrm{4}.\mathrm{5}^{\mathrm{3}} \right)…=\mathrm{0} \\ $$
Commented by rahul 19 last updated on 03/Sep/18
Thank you sir !