Question Number 123033 by benjo_mathlover last updated on 21/Nov/20
$${Evaluate}\:{the}\:{integral}\: \\ $$$$\:\underset{\mathrm{0}} {\overset{\mathrm{1}} {\int}}\:\sqrt[{\mathrm{3}}]{\mathrm{1}−{x}^{\mathrm{7}} }\:−\:\sqrt[{\mathrm{7}}]{\mathrm{1}−{x}^{\mathrm{3}} }\:{dx}\:. \\ $$
Commented by MJS_new last updated on 22/Nov/20
$$\mathrm{answer}\:\mathrm{is}\:\mathrm{0} \\ $$
Answered by mathmax by abdo last updated on 22/Nov/20
$$\mathrm{A}\:=\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \left(\mathrm{1}−\mathrm{x}^{\mathrm{7}} \right)^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}} \mathrm{dx}−\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \left(\mathrm{1}−\mathrm{x}^{\mathrm{3}} \right)^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{7}}} \mathrm{dx}\:\:\mathrm{we}\:\mathrm{have} \\ $$$$\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \left(\mathrm{1}−\mathrm{x}^{\mathrm{7}} \right)^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}} \mathrm{dx}\:=_{\mathrm{x}=\mathrm{u}^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{7}}} } \:\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{7}}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \:\:\left(\mathrm{1}−\mathrm{u}\right)^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}} \:\:\mathrm{u}^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{7}}−\mathrm{1}} \:\mathrm{du} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{7}}\:\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \left(\mathrm{1}−\mathrm{u}\right)^{\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{3}}−\mathrm{1}} \mathrm{u}^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{7}}−\mathrm{1}} \mathrm{du}\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{7}}\mathrm{B}\left(\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{3}},\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{7}}\right)=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{7}}\frac{\Gamma\left(\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{3}}\right).\Gamma\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{7}}\right)}{\Gamma\left(\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{3}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{7}}\right)} \\ $$$$\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \left(\mathrm{1}−\mathrm{x}^{\mathrm{3}} \right)^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{7}}} \mathrm{dx}\:=_{\mathrm{x}=\mathrm{u}^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}} } \:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\:\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \left(\mathrm{1}−\mathrm{u}\right)^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{7}}} \:\:\mathrm{u}^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}−\mathrm{1}} \:\mathrm{du} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \left(\mathrm{1}−\mathrm{u}\right)^{\frac{\mathrm{8}}{\mathrm{7}}−\mathrm{1}} \:\mathrm{u}^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}−\mathrm{1}} \:\mathrm{du}\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\mathrm{B}\left(\frac{\mathrm{8}}{\mathrm{7}},\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\right)\:\Rightarrow \\ $$$$\mathrm{A}\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{7}}\mathrm{B}\left(\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{3}},\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{7}}\right)−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\mathrm{B}\left(\frac{\mathrm{8}}{\mathrm{7}},\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\right) \\ $$
Answered by Dwaipayan Shikari last updated on 22/Nov/20
$$\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \sqrt[{\mathrm{3}}]{\mathrm{1}−{x}^{\mathrm{7}} }\:{dx}\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\mathrm{1}−{x}^{\mathrm{7}} ={u}\Rightarrow−\mathrm{7}{x}^{\mathrm{6}} =\frac{{du}}{{dx}} \\ $$$$=−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{7}}\int_{\mathrm{1}} ^{\mathrm{0}} {x}^{−\mathrm{6}} {u}^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}} {du}\:\:\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{7}}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} {u}^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}} \left(\mathrm{1}−{u}\right)^{−\frac{\mathrm{6}}{\mathrm{7}}} {du}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{7}}.\frac{\Gamma\left(\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{3}}\right)\Gamma\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{7}}\right)}{\Gamma\left(\frac{\mathrm{31}}{\mathrm{21}}\right)} \\ $$$${And}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \:\sqrt[{\mathrm{7}}]{\mathrm{1}−{x}^{\mathrm{3}} }\:{du}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}.\frac{\Gamma\left(\frac{\mathrm{8}}{\mathrm{7}}\right)\Gamma\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\right)}{\Gamma\left(\frac{\mathrm{31}}{\mathrm{21}}\right)} \\ $$$${I}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{7}}.\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{3}}.\frac{\Gamma\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\right)\Gamma\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{7}}\right)}{\Gamma\left(\frac{\mathrm{31}}{\mathrm{21}}\right)\:}\:−\frac{\mathrm{8}}{\mathrm{21}}.\frac{\Gamma\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\right)\Gamma\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{7}}\right)}{\Gamma\left(\frac{\mathrm{31}}{\mathrm{21}}\right)}=−\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{21}}.\frac{\Gamma\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\right)\Gamma\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{7}}\right)}{\Gamma\left(\frac{\mathrm{10}}{\mathrm{21}}\right)} \\ $$$$=−\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{5}}.\frac{\Gamma\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\right)\Gamma\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{7}}\right)}{\Gamma\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{7}}\right)} \\ $$