Question Number 122166 by physicstutes last updated on 14/Nov/20
$$\mathrm{Given}\:\mathrm{that}\:{I}_{{n}} \:=\:\underset{\mathrm{0}} {\overset{\mathrm{1}} {\int}}{x}\left(\mathrm{1}−{x}\right)^{{n}} {dx} \\ $$$$\mathrm{obtain}\:\mathrm{a}\:\mathrm{reduction}\:\mathrm{formulae}\:\mathrm{for}\:{I}_{{n}\:} \:\mathrm{in}\:\mathrm{terms} \\ $$$$\mathrm{of}\:{I}_{{n}−\mathrm{2}} \:\mathrm{Hence}\:\mathrm{evaluate}\:\:\underset{\mathrm{0}} {\overset{\mathrm{1}} {\int}}{x}\left(\mathrm{1}−{x}\right)^{\mathrm{5}} {dx}. \\ $$
Answered by liberty last updated on 14/Nov/20
$$\left.\:\underset{\mathrm{0}} {\overset{\mathrm{1}} {\int}}\:\mathrm{x}\left(\mathrm{1}−\mathrm{x}\right)^{\mathrm{5}} \:\mathrm{dx}\:=\:−\frac{\mathrm{x}\left(\mathrm{1}−\mathrm{x}\right)^{\mathrm{6}} }{\mathrm{6}}\right]_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \:+\:\underset{\mathrm{0}} {\overset{\mathrm{1}} {\int}}\:\frac{\left(\mathrm{1}−\mathrm{x}\right)^{\mathrm{6}} }{\mathrm{6}}\:\mathrm{dx} \\ $$$$\:=\:−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{42}}\:\left[\:\left(\mathrm{1}−\mathrm{x}\right)\right]_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \:=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{42}} \\ $$
Commented by physicstutes last updated on 14/Nov/20
$$\mathrm{from}\:\mathrm{your}\:\mathrm{method}\:\mathrm{i}\:\mathrm{deduce}\:\mathrm{that}: \\ $$$${I}_{{n}} \:=\:−\left[\frac{{x}\left(\mathrm{1}−{x}\right)^{{n}+\mathrm{1}} }{{n}+\mathrm{1}}\right]_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} +\:\underset{\mathrm{0}} {\overset{\mathrm{1}} {\int}}\:\frac{\left(\mathrm{1}−{x}\right)^{{n}+\mathrm{1}} }{{n}+\mathrm{1}}\:{dx} \\ $$$${I}_{{n}} \:=\:\frac{\mathrm{1}}{{n}+\mathrm{1}}\:\underset{\mathrm{0}} {\overset{\mathrm{1}} {\int}}\left(\mathrm{1}−{x}\right)^{{n}+\mathrm{1}} {dx} \\ $$$$\:\mathrm{Thanks} \\ $$
Commented by Dwaipayan Shikari last updated on 14/Nov/20
$$\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} {x}\left(\mathrm{1}−{x}\right)^{{n}} {dx}=\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \left(\mathrm{1}−{x}\right){x}^{{n}} {dx}\:=\frac{\mathrm{1}}{{n}+\mathrm{1}}−\frac{\mathrm{1}}{{n}+\mathrm{2}} \\ $$$${here}\:{n}=\mathrm{5}\:\:{so},\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{42}} \\ $$
Answered by Dwaipayan Shikari last updated on 14/Nov/20
$$\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} {x}\left(\mathrm{1}−{x}\right)^{{n}} {dx} \\ $$$$=\beta\left(\mathrm{2},{n}+\mathrm{1}\right)=\frac{\Gamma\left(\mathrm{2}\right)\Gamma\left({n}+\mathrm{1}\right)}{\Gamma\left({n}+\mathrm{3}\right)}=\frac{\Gamma\left({n}+\mathrm{1}\right)}{\Gamma\left({n}+\mathrm{3}\right)} \\ $$$${So} \\ $$$$\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} {x}\left(\mathrm{1}−{x}\right)^{\mathrm{5}} {dt}=\frac{\Gamma\left(\mathrm{5}+\mathrm{1}\right)}{\Gamma\left(\mathrm{5}+\mathrm{3}\right)}=\frac{\mathrm{5}!}{\mathrm{7}!}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{42}} \\ $$
Commented by physicstutes last updated on 14/Nov/20
$$\mathrm{Magnifcent}! \\ $$
Answered by mathmax by abdo last updated on 14/Nov/20
$$\mathrm{I}_{\mathrm{n}} =\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \:\mathrm{x}\left(\mathrm{1}−\mathrm{x}\right)^{\mathrm{n}} \mathrm{dx}\:\mathrm{we}\:\mathrm{know}\:\:\:\mathrm{B}\left(\mathrm{p},\mathrm{q}\right)\:=\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \:\mathrm{x}^{\mathrm{p}−\mathrm{1}} \left(\mathrm{1}−\mathrm{x}\right)^{\mathrm{q}−\mathrm{1}} \mathrm{dx}\:\Rightarrow \\ $$$$\mathrm{B}\left(\mathrm{p},\mathrm{q}\right)\:=\frac{\Gamma\left(\mathrm{p}\right).\Gamma\left(\mathrm{q}\right)}{\Gamma\left(\mathrm{p}+\mathrm{q}\right)}\:\Rightarrow\mathrm{I}_{\mathrm{n}} =\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \:\mathrm{x}^{\mathrm{2}−\mathrm{1}} \left(\mathrm{1}−\mathrm{x}\right)^{\mathrm{n}+\mathrm{1}−\mathrm{1}} \mathrm{dx}\:=\mathrm{B}\left(\mathrm{2},\mathrm{n}+\mathrm{1}\right) \\ $$$$=\frac{\Gamma\left(\mathrm{2}\right).\Gamma\left(\mathrm{n}+\mathrm{1}\right)}{\Gamma\left(\mathrm{2}+\mathrm{n}+\mathrm{1}\right)}\:=\frac{\mathrm{1}!\:\mathrm{n}!}{\left(\mathrm{n}+\mathrm{2}\right)!}\:=\frac{\mathrm{n}!}{\left(\mathrm{n}+\mathrm{2}\right)\left(\mathrm{n}+\mathrm{1}\right)\mathrm{n}!}\:=\frac{\mathrm{1}}{\left(\mathrm{n}+\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{n}+\mathrm{2}\right)}\: \\ $$$$\frac{\mathrm{I}_{\mathrm{n}} }{\mathrm{I}_{\mathrm{n}−\mathrm{2}} }=\frac{\mathrm{1}}{\left(\mathrm{n}+\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{n}+\mathrm{2}\right)}\:.\left(\mathrm{n}−\mathrm{1}\right)\mathrm{n}\:=\frac{\mathrm{n}\left(\mathrm{n}−\mathrm{1}\right)}{\left(\mathrm{n}+\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{n}+\mathrm{2}\right)}\:\Rightarrow \\ $$$$\mathrm{I}_{\mathrm{n}} =\frac{\mathrm{n}\left(\mathrm{n}−\mathrm{1}\right)}{\left(\mathrm{n}+\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{n}+\mathrm{2}\right)}\mathrm{I}_{\mathrm{n}−\mathrm{2}} \:\:\:\:\:\:\left(\mathrm{n}\geqslant\mathrm{2}\right) \\ $$$$\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \mathrm{x}\left(\mathrm{1}−\mathrm{x}\right)^{\mathrm{5}} \mathrm{dx}\:=\mathrm{I}_{\mathrm{5}} =\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{6}.\mathrm{7}}\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{42}} \\ $$