Question Number 53956 by maxmathsup by imad last updated on 27/Jan/19
$${give}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \:{e}^{−{x}} {ln}\left(\mathrm{1}−{x}\right){dx}\:\:{at}\:{form}\:{of}\:{serie} \\ $$
Commented by maxmathsup by imad last updated on 31/Jan/19
$${we}\:{have}\:{e}^{−{x}} \:=\sum_{{n}.=\mathrm{0}} ^{\infty} \:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} \:{x}^{{n}} }{{n}!} \\ $$$${ln}^{'} \left(\mathrm{1}−{x}\right)\:=−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{1}−{x}}\:=−\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{\infty} \:{x}^{{n}} \:\Rightarrow{ln}\left(\mathrm{1}−{x}\right)\:=−\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{\infty} \:\frac{{x}^{{n}+\mathrm{1}} }{{n}+\mathrm{1}} \\ $$$$=−\sum_{{n}=\mathrm{1}} ^{\infty} \:\frac{{x}^{{n}} }{{n}}\:\Rightarrow{e}^{−{x}} {ln}\left(\mathrm{1}−{x}\right)\:=−\left(\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{\infty} \frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} }{{n}!}\:{x}^{{n}} \right)\left(\sum_{{n}=\mathrm{1}} ^{\infty} \:\:\frac{{x}^{{n}} }{{n}}\right) \\ $$$$=−\left(\:\mathrm{1}+\:\sum_{{n}=\mathrm{1}} ^{\infty} \:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} }{{n}!}\:{x}^{{n}} \right)\left(\sum_{{n}=\mathrm{1}} ^{\infty} \:\frac{{x}^{{n}} }{{n}}\right) \\ $$$$=−\sum_{{n}=\mathrm{1}} ^{\infty} \:\frac{{x}^{{n}} }{{n}}\:−\left(\sum_{{n}=\mathrm{1}} ^{\infty} \:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} }{{n}!}\:{x}^{{n}} \right)\left(\sum_{{n}=\mathrm{1}} ^{\infty} \:\frac{{x}^{{n}} }{{n}}\right)\:\:\:{but}\: \\ $$$$\left(\sum_{{n}=\mathrm{1}} ^{\infty} \:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{n}} }{{n}!}\:{x}^{{n}} \right).\left(\sum_{{n}=\mathrm{1}} ^{\infty} \:\frac{{x}^{{n}} }{{n}}\right)=\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{\infty} \:{C}_{{n}} {x}^{{n}} \:\:{wih} \\ $$$${C}_{{n}} =\sum_{{i}+{j}\:={n}\:} \:{a}_{{i}} {b}_{{j}} =\sum_{{i}=\mathrm{1}} ^{{n}} \:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{i}} }{{i}!}\:\frac{\mathrm{1}}{{n}−{i}+\mathrm{1}}\:\Rightarrow \\ $$$${e}^{−{x}} {ln}\left(\mathrm{1}−{x}\right)\:=−\sum_{{n}=\mathrm{1}} ^{\infty} \:\frac{{x}^{{n}} }{{n}}\:−\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{\infty} \left(\:\sum_{{i}=\mathrm{1}} ^{{n}} \:\:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{i}} }{{i}!\left({n}−{i}+\mathrm{1}\right)}\right){x}^{{n}} \:\:\Rightarrow \\ $$$$\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \:{e}^{−{x}} {ln}\left(\mathrm{1}−{x}\right){dx}\:=−\sum_{{n}=\mathrm{1}} ^{\infty} \:\frac{{x}^{{n}+\mathrm{1}} }{{n}\left({n}+\mathrm{1}\right)}\:−\sum_{{n}=\mathrm{0}} ^{\infty} \:\frac{\mathrm{1}}{{n}+\mathrm{1}}\left(\sum_{{i}=\mathrm{1}} ^{{n}} \:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{{i}} }{{i}!\left({n}−{i}+\mathrm{1}\right)}\right){x}^{{n}+\mathrm{1}} . \\ $$