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Por accidente, me parece que esta suma cuando me buscan el valor de $-\operatorname{Li_2}(\tfrac1{2})$, que es igual a la integral de la $\int_{0}^{1} {\frac{\ln(1-x)}{1+x} \mathrm{d}x}$.

Aviso esta observación

$$\int_{0}^{1} {\frac{\ln(1-x)}{1+x} \mathrm{d}x} = \int_{0}^{1} {\frac{\ln(1-x^{2})}{1+x} \mathrm{d}x} - \frac{(\ln2)^{2}}{2}$$

Y usando la serie de Taylor de $\ln(1-x^{2})$, he encontrado este resumen se $\sum_{n=1}^{\infty} {\frac1{n} (H_{2n}-H_{n}-\ln2)}$, donde $H_{n}$ es la serie de números.

Si el valor de $\operatorname{Li_2}(\tfrac1{2})=\tfrac1{2}(\zeta(2)-(\ln2)^{2})$ es dado, el resultado puede ser fácilmente deducido, que es

$$\sum_{n=1}^{\infty} {\frac1{n} (H_{2n}-H_{n}-\ln2)} = -\frac{\zeta(2)}{2}+(\ln2)^{2}$$

Para su objetivo original para calcular el $\operatorname{Li_2}(\tfrac1{2})$, espero que algunos otros enfoques a la suma sin necesidad de utilizar el valor de $\operatorname{Li_2}(\tfrac1{2})$. Yo ya sabía que algún famoso problema como el de Euler Suma, que se mantiene muy similar forma a esta suma, pero aún en la dificultad para encontrar el camino adecuado.

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Roger Hoover Puntos 56

Bueno, ignorando la fórmula de reflexión de dilogaritmo, todavía tenemos $$ \sum_{n=1}^{N}\frac{\log(2)}{n}=\log(2)H_N,\qquad \sum_{n=1}^{N}\frac{H_n}{n}\stackrel{\text{sym}}{=}\frac{H_n^2+H_n^{(2)}}{2} $ $ y $$ \sum_{n=1}^{N}\frac{H_{2n}}{n}\stackrel{\text{SBP}}{=}H_N H_{2N}-\sum_{n=1}^{N-1}H_n\left(\frac{1}{2n+2}+\frac{1}{2n+1}\right) $ $ se puede reducir (hasta términos conocidos) a $$ \sum_{n=1}^{N}\left[\frac{1}{n}\sum_{k=1}^{n}\frac{1}{2k-1}+\frac{1}{2n-1}\sum_{k=1}^{n}\frac{1}{k}\right]=\sum_{n=1}^{N}\frac{1}{n}\sum_{n=1}^{N}\frac{1}{2n-1}+\sum_{n=1}^{N}\frac{1}{n(2n-1)}. $ $ Explotando $H_n^{(2)}=\zeta(2)+o(1)$ y $H_n = \log(n)+\gamma+o(1)$ para $n\to +\infty$ terminamos con el valor explícito de $\text{Li}_2\left(\frac{1}{2}\right)$ . Buen ejercicio!

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user90369 Puntos 26

Con esta respuesta voy a mostrar un método indirecto para el resultado deseado de la integral de la $~\int\limits_0^1\frac{\ln(1-x)}{1+x}dx~$,

y indirectos quiere decir aquí: Es utilizado $~\text{Li}_2\left(\frac{1}{2}\right)~$ sin saber que es de valor, solo como un catalizador.

Primero una fórmula general. No es difícil de encontrar, que formalmente se tiene:

$$-\frac{d}{dx}(x+z)^y \sum\limits_{k=1}^\infty\frac{\left(\frac{x+z}{a+z}\right)^k}{k+y} = \frac{(x+z)^y}{x-a}$$

Con la integración a $x$ y utilizando la serie de Taylor para $~y~$ todo $~0~$ obtenemos:

$$\frac{1}{n!}\int\frac{(\ln(x+z))^n}{x-a}dx = \sum\limits_{k=0}^n (-1)^{n-k+1}\frac{(\ln(x+z))^k}{k!}\text{Li}_{n-k+1}\left(\frac{x+z}{a+z}\right) + C$$

Primero usamos $~(n;z;a):=(1;1;1)~$ :

$\displaystyle\int\limits_0^1\frac{\ln(1-x)}{1+x}dx = -\int\limits_{-1}^0\frac{\ln(1+x)}{1-x}dx =$

$\displaystyle = -\text{Li}_2\left(\frac{x+1}{2}\right)|_{-1}^0 + \ln(x+1)\text{Li}_1\left(\frac{x+1}{2}\right)|_{-1}^0 = -\text{Li}_2\left(\frac{1}{2}\right) $

Nuestro siguiente paso es transformar la integral mediante la integración parcial :

$\displaystyle\int\limits_0^1\frac{\ln(1-x)}{1+x}dx = (\ln(1-x))(\ln(1+x) - \ln 2)|_0^1 + \int\limits_0^1\frac{\ln(1+x) - \ln 2}{1-x}dx = $

$\displaystyle = 0 + 2\int\limits_0^{1/2}\frac{\ln(1+2x) - \ln 2}{1-2x}dx = -\int\limits_0^{1/2}\frac{\ln(x+1/2)}{x-1/2}dx$

Ahora vamos a utilizar $~(n;z;a):=(1;\frac{1}{2};\frac{1}{2})~$ e $~\text{Li}_1\left(\frac{1}{2}\right)=\ln 2~$ :

$\displaystyle -\int\limits_0^{1/2}\frac{\ln(x+1/2)}{x-1/2}dx = -\text{Li}_2\left(x+\frac{1}{2}\right)|_0^{1/2} + \ln\left(x+\frac{1}{2}\right) \text{Li}_1\left(x+\frac{1}{2}\right)|_0^{1/2}$

$\displaystyle = -\frac{\pi^2}{6} + \text{Li}_2\left(\frac{1}{2}\right) + (\ln 2)^2 \enspace\enspace$ , que es, como se observó antes, el mismo como $~\displaystyle -\text{Li}_2\left(\frac{1}{2}\right)~$ .

La comparación de ambos resultados que se obtienen los deseos de la fórmula.

Nota: $~$ Aquí vemos muy bien que la integración parcial conduce a la segunda representación del resultado, y ambas representaciones tienen como base común el (amarillo), con la fórmula general.


Sugerencia:

$$\frac{1}{n!}\int\frac{(\ln(x+z))^n}{(x-a)^{m+1}}dx =\\ =\frac{(-1)^m}{m!(a+z)^m}\sum\limits_{k=0}^n (-1)^{n-k+1}\frac{(\ln(x+z))^k}{k!}\sum\limits_{j=0}^m\begin{bmatrix}m~\\j~\end{bmatrix}\text{Li}_{n-k+1-j}\left(\frac{x+z}{a+z}\right) + C$$

para $~m\in\mathbb{N}_0~$ y con

los números de Stirling de primera especie $\begin{bmatrix}n~\\k~\end{bmatrix}~$ definido por $~\displaystyle\sum\limits_{k=0}^n\begin{bmatrix}n~\\k~\end{bmatrix}x^k:=\prod\limits_{k=0}^{n-1}(x+k)~$

Un simple ejemplo: $\enspace\displaystyle\int\limits_0^1\frac{\ln(1-x)}{(1+x)^3}dx = \displaystyle -\int\limits_{-1}^0\frac{\ln(x+1)}{(x-1)^3}dx =-\frac{1+\ln 2}{8}$

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