Saludos estoy tratando de evaluar ∫10log4(x)(1−x)4dx, ahora este tipo de integral ya tiene dos respuestas aquí: forma Cerrada para ∫10logn(x)(1−x)mdx. Sin embargo, yo deseo para evaluar con un método diferente, o a encontrar otra forma cerrada a saber: a Partir de I(a)=∫10lnn(x)a−xdx we have that 1a−x=∞∑j=0xjaj+1 therefore I(a)=∞∑j=01aj+1∫10xjlnn(x)dx using the substitutionx=e−y I(a)=∞∑j=0(−1)naj+1∫∞0yne−y(j+1)dynow with (j+1)y=t and using gamma function:I(a)=∞∑j=0(−1)nn!aj+1(1+j)n+1=∞∑j=1(−1)nn!ajjn+1=(−1)nn!Lin+1(1a) Where Lin(z)=∑∞k=1zkkn is the Polylogarithm. Now we have to derivate I(a) four times with respect to a using ddz(Lin(z))=1zLin−1(z)) then plug in a=1 and n=4 in order to get the desired integral, but I am struggling. 4!∫10log4(x)(1−x)4dx=(−1)nn!d4da4(Lin+1(1a)) For the first derivate: dda(Lin+1(1/a))=11aLin(1/a)−1a2=−1aLin(1/a) Second time: dda(−1aLin(1/a))=1a2(Lin(1/a)+Lin−1(1/a)) Now when I get to the fourth one: 1a4(6Lin(1a)+12Lin−1(1a)+6Lin−2(1a)+Lin−3(1a)) But obviously this is wrong because if one would plug in n=4 and a=1 the last term will be Li1(1) which is not nice. Could you help me finish this or perhaps find another closed form for ∫10logn(x)(1−x)mdx usando este método?
Respuesta
¿Demasiados anuncios?En tu ejemplo, el denominador (1−x)4, lo que significa que sólo se necesita tomar un tercero derivados de: d3da31−x=−61(a−x)4. Esto significa que la integral en el título es igual a −I‴, en el caso de n=4. Para general n, calcular la tercera derivada de I(a) el uso de la expresión y de enchufe a=1 para obtener \int_0^1\frac{\log(x)^n}{(1-x)^4}\,dx=\frac{1}{3}\mathrm{Li}_n(1)+\frac{1}{2}\mathrm{Li}_{n-1}(1)+\frac{1}{6}\mathrm{Li}_{n-2}(1)=\frac{1}{3}\zeta(n)+\frac{1}{2}\zeta(n-1)+\frac{1}{6}\zeta(n-2). Más generalmente, se puede comprobar que el k-ésima derivada de \mathrm{Li}_n(a) implica la (firmado) los números de Stirling de primera especie: \frac{d^k}{da^k}I(a)=(-1)^k\sum_{j=0}^k \genfrac{[}{]}{0pt}{}{k}{j}\mathrm{Li}_{n+1-j}(1/a), y así \int_0^1\frac{\log(x)^n}{(1-x)^m}\,dx=\frac{(-1)^{m-1}}{(m-1)!}\frac{d^{m-1}}{da^{m-1}}\bigg|_{a=1}\mathrm{Li}_{n+1}(1/a)=\frac{1}{(m-1)!}\sum_{j=0}^{m-1} \genfrac{[}{]}{0pt}{}{m-1}{j}\zeta(n+1-j).