Question Number 28073 by abdo imad last updated on 20/Jan/18
$${find}\:\:\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \:{e}^{−\mathrm{2}{x}} {ln}\left(\mathrm{1}+{t}\:{e}^{−{x}} \right){dx}\:\:\:{with}\:\:\mathrm{0}<{t}<\mathrm{1}\:\:. \\ $$
Commented by abdo imad last updated on 26/Jan/18
$${let}\:{put}\:\:{f}\left({t}\right)\:=\:\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \:{e}^{−\mathrm{2}{x}} {ln}\left(\mathrm{1}+{t}\:{e}^{−{x}} \right){dx} \\ $$$${f}^{'} \left({t}\right)=\:\:\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \:{e}^{−\mathrm{2}{x}} \:\frac{{e}^{−{x}} }{\mathrm{1}+{t}\:{e}^{−{x}} }{dx}\:=\:\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \:{e}^{−\mathrm{3}{x}} \:\left(\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{\propto} \:\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} \:{t}^{{n}} \:{e}^{−{nx}} \right){dx} \\ $$$$=\:\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{\propto} \:\:\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} \:{t}^{{n}} \:\:\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \:{e}^{−\left({n}+\mathrm{3}\right){x}} {dx} \\ $$$$=\:\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{\infty} \:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} {t}^{{n}} }{−\left({n}+\mathrm{3}\right)}\:\:\left[\:\:{e}^{−\left({n}+\mathrm{3}\right){x}} \right]_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \\ $$$$=−\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{\infty} \:\:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} \:{t}^{{n}} }{{n}+\mathrm{3}}\:\left({e}^{−\left({n}+\mathrm{3}\right)} \:−\mathrm{1}\right) \\ $$$$=\:\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{+\infty} \:\:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} }{{n}+\mathrm{3}}\:{t}^{{n}} \:\:−\:\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{+\infty} \:\:\:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} {t}^{{n}} \:{e}^{−\left({n}+\mathrm{3}\right)} }{{n}+\mathrm{3}} \\ $$$$\Rightarrow\:{f}\left({t}\right)\:=\:\int_{\mathrm{0}} ^{{t}} \left(….\right){du}\:+\lambda \\ $$$$=\:\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{\propto} \:\:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} }{\left({n}+\mathrm{1}\right)\left({n}+\mathrm{3}\right)}\:{t}^{{n}+\mathrm{1}} \:\:−\sum_{{n}.\mathrm{0}} ^{\propto} \:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} {t}^{{n}+\mathrm{1}} \:{e}^{−\left({n}+\mathrm{3}\right)} }{\left({n}+\mathrm{1}\right)\left({n}+\mathrm{3}\right)}\:+\lambda \\ $$$$\lambda={f}\left(\mathrm{0}\right)=\mathrm{0}\:\:{and} \\ $$$${f}\left({x}\right)=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{\propto} \:\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} \left(\:\frac{\mathrm{1}}{{n}+\mathrm{1}}\:−\frac{\mathrm{1}}{{n}+\mathrm{3}}\right){t}^{{n}+\mathrm{1}} \:\: \\ $$$$\:\:−\:\frac{{e}^{−\mathrm{2}} }{\mathrm{2}}\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{\propto} \:\:\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} \left(\:\frac{\mathrm{1}}{{n}+\mathrm{1}}\:−\:\frac{\mathrm{1}}{{n}+\mathrm{3}}\right)\left({te}^{−\mathrm{1}} \right)^{{n}+\mathrm{1}} \\ $$$$=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}\:}\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{\propto} \:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} }{{n}+\mathrm{1}}{t}^{{n}+\mathrm{1}} \:\:−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{\propto} \:\:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} {t}^{{n}+\mathrm{1}} }{{n}+\mathrm{3}} \\ $$$$−\frac{{e}^{−\mathrm{2}} }{\mathrm{2}}\:\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{\propto} \:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} \left({te}^{−\mathrm{1}} \right)^{{n}+\mathrm{1}} }{{n}+\mathrm{1}}\:\:+\frac{{e}^{−\mathrm{2}} }{\mathrm{2}}\:\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{\propto} \:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} \left({t}\:{e}^{−\mathrm{1}} \right)^{{n}+\mathrm{1}} }{{n}+\mathrm{3}} \\ $$$${and}\:{all}\:{those}\:{sum}\:{are}\:{calculable}\:…{be}\:{contiued}. \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$