Question Number 162416 by HongKing last updated on 29/Dec/21
$$\mathrm{Prove}\:\mathrm{that}: \\ $$$$\underset{\:\mathrm{0}} {\overset{\:\frac{\boldsymbol{\pi}}{\mathrm{4}}} {\int}}\:\frac{\mathrm{4}\:\mathrm{ln}\:\left(\mathrm{cot}\boldsymbol{\mathrm{x}}\right)}{\mathrm{cos}\left(\mathrm{2x}\:+\:\mathrm{2022}\boldsymbol{\pi}\right)}\:\mathrm{dx}\:=\:\mathrm{3}\boldsymbol{\zeta}\left(\mathrm{2}\right) \\ $$
Commented by smallEinstein last updated on 29/Dec/21
Answered by mnjuly1970 last updated on 29/Dec/21
$$\:\:\:βββ \\ $$$$\:\:\:\:{solution} \\ $$$$\:\:\:\Omega=\:β\mathrm{4}\int_{\mathrm{0}} ^{\:\frac{\pi}{\mathrm{4}}} \frac{\left(\mathrm{1}+{tan}^{\:\mathrm{2}} \left({x}\right)\right){ln}\left(\:{tan}\left({x}\right)\right)}{\mathrm{1}+{tan}^{\:\mathrm{2}} \left({x}\right)}{dx}\:=β\mathrm{4}\:\int_{\mathrm{0}} ^{\:\mathrm{1}} \frac{\:{ln}\:\left({x}\:\right){dx}}{\mathrm{1}β{x}^{\:\mathrm{2}} }\:{dx} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\:β\mathrm{2}\:\int_{\mathrm{0}} ^{\:\mathrm{1}} \frac{\:{ln}\left({x}\:\right)}{\mathrm{1}β{x}}\:{dx}\:β\mathrm{2}\:\int_{\mathrm{0}} ^{\:\mathrm{1}} \frac{{ln}\left({x}\right)}{\mathrm{1}+{x}}{dx} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=β\:\mathrm{2}\:\int_{\mathrm{0}} ^{\:\mathrm{1}} \left(\frac{\:{ln}\:\left(\mathrm{1}β{x}\right)}{{x}}\right)\:{dx}\:β\mathrm{2}\:\Phi \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\:\mathrm{2}\:\mathrm{Li}_{\:\mathrm{2}} \:\left(\mathrm{1}\:\right)\:β\:\mathrm{2}\:\Phi\:=\:\mathrm{2}\:\zeta\left(\mathrm{2}\right)\:β\mathrm{2}\:\Phi \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\Phi\:=\:\int_{\mathrm{0}} ^{\:\mathrm{1}} {ln}\left({x}\right)\underset{{n}=\mathrm{0}} {\overset{\infty} {\sum}}\left(β\mathrm{1}\right)^{\:{n}} {x}^{\:{n}} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\:\underset{{n}=\mathrm{0}} {\overset{\infty} {\sum}}\left(β\mathrm{1}\right)^{\:{n}} \:\left\{\:\left[\:\frac{{x}^{\:{n}+\mathrm{1}} }{{n}+\mathrm{1}}\:{ln}\left({x}\right)\:\right]_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} β\frac{\mathrm{1}}{{n}+\mathrm{1}}\:\int_{\mathrm{0}} ^{\:\mathrm{1}} {x}^{\:{n}} {dx}\:\right\} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\underset{{n}=\mathrm{0}} {\overset{\infty} {\sum}}\frac{\:\left(β\mathrm{1}\right)^{{n}+\mathrm{1}} }{\left({n}+\mathrm{1}\right)^{\:\mathrm{2}} }\:=β\:\eta\:\left(\mathrm{2}\right)\:=β\:\frac{\zeta\:\left(\mathrm{2}\right)}{\mathrm{2}} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:βββ\:\:\:\Omega\:=\:\mathrm{2}\zeta\:\left(\mathrm{2}\right)\:+\zeta\:\left(\mathrm{2}\right)\:=\mathrm{3}\:\zeta\:\left(\mathrm{2}\right)\:βββ\blacksquare\:{m}.{n}\:\:\:\:\: \\ $$$$\:\:\:\:\:\: \\ $$$$ \\ $$
Commented by HongKing last updated on 31/Dec/21
$$\mathrm{thank}\:\mathrm{you}\:\mathrm{so}\:\mathrm{much}\:\mathrm{cool}\:\mathrm{my}\:\mathrm{dear}\:\mathrm{Sir} \\ $$