Me encontré con este buen resultado.
Demostrar que
$$\int_{0}^{\infty}\sin{x}\arctan\left({\frac{1}{x}}\right)\,\mathrm dx=\frac{\pi }{2} \left(\frac{e-1}e\right)$$
He probado algunos métodos pero no puedo evaluarlo.
Me encontré con este buen resultado.
Demostrar que
$$\int_{0}^{\infty}\sin{x}\arctan\left({\frac{1}{x}}\right)\,\mathrm dx=\frac{\pi }{2} \left(\frac{e-1}e\right)$$
He probado algunos métodos pero no puedo evaluarlo.
Tenga en cuenta las siguientes paramétrico integral
$$I(\alpha)=\int_{0}^{\infty}\sin{x}\arctan\left({\dfrac{\alpha}{x}}\right)\,\mathrm dx$$ Tenemos $I(0)=0$ $I(1)$ rendimientos requeridos Integral.
La diferenciación wrt $\alpha$, obtenemos $$I'(\alpha)=\int_{0}^{\infty}\frac{{x}\sin{x}}{x^2+{\alpha^2}}\,\mathrm dx=\frac{\pi}{2}e^{-\alpha}$$
$I'(\alpha)$Integración wrt $\alpha$, obtenemos $$I(\alpha)=-\frac{ \pi}{2} e^{-\alpha}+c$$
$$I(0)=-\frac{\pi}{2} +c=0\implies c=\frac\pi2$$ Por lo tanto, $$I(\alpha)=\int_{0}^{\infty}\sin{x}\arctan\left({\dfrac{\alpha}{x}}\right)\,\mathrm dx=\frac{ \pi }{2}\Big(1- e^{-\alpha}\Big)$$
$$I(1)=\frac{\pi }{2} \left(1- \frac1e\right)=\frac{\pi }{2} \left(\frac{e-1}e\right)$$
$$\large \int_{0}^{\infty}\sin{x}\arctan\left({\dfrac{1}{x}}\right)\,\mathrm dx=\frac{\pi }{2} \left(\frac{e-1}e\right)$$
Aquí es otra forma de evaluar la integral. Observe que $$\int_0^1 \frac{x}{x^2+y^2}\mathrm dy=\arctan\left(\frac{1}{x}\right)$$ También tenemos $$\int_{0}^{\infty}\frac{{x}\sin{x}}{x^2+{y^2}}\,\mathrm dx=\frac{\pi}{2}e^{-y}$$ Por lo tanto \begin{align} \int_{0}^{\infty}\sin{x}\arctan\left({\frac{1}{x}}\right)\,\mathrm dx&=\int_{0}^{\infty}\sin{x}\int_0^1 \frac{x}{x^2+y^2}\mathrm dy\,\mathrm dx\\ &=\int_0^1 \int_{0}^{\infty}\frac{x\sin{x}}{x^2+y^2}\mathrm dx\,\mathrm dy\\ &=\frac{\pi}{2}\int_0^1 e^{-y}\,\mathrm dy\\ &=\bbox[5pt,border:3px #FF69B4 solid]{\color{red}{\large\frac{\pi }{2} \left(\frac{e-1}e\right)}} \end{align}
Con una integración por partes, tenemos $$ \int_{0}^{\infty}\sin{x}\arctan{\dfrac{1}{x}}\,\mathrm dx=\left.-\cos{x}\arctan{\dfrac{1}{x}}\right|_0^{\infty}-\int_0^\infty\frac{\cos\;x}{1+x^2}\mathrm{d}x=\frac{\pi}{2}-\int_0^\infty\frac{\cos\;x}{1+x^2}\mathrm{d}x$$ then we use the standard integral $$\int_0^\infty\frac{\cos\;x}{1+x^2}\mathrm{d}x =\frac{\pi}{2}e^{-1}$$ proved here to get the anounced result: $$ \frac{\pi}{2}\left(1-e^{-1}\right).$$
$\newcommand{\ángulos}[1]{\left\langle\, nº 1 \,\right\rangle} \newcommand{\llaves}[1]{\left\lbrace\, nº 1 \,\right\rbrace} \newcommand{\bracks}[1]{\left\lbrack\, nº 1 \,\right\rbrack} \newcommand{\ceil}[1]{\,\left\lceil\, nº 1 \,\right\rceil\,} \newcommand{\dd}{{\rm d}} \newcommand{\ds}[1]{\displaystyle{#1}} \newcommand{\dsc}[1]{\displaystyle{\color{red}{#1}}} \newcommand{\expo}[1]{\,{\rm e}^{#1}\,} \newcommand{\fermi}{\,{\rm f}} \newcommand{\piso}[1]{\,\left\lfloor #1 \right\rfloor\,} \newcommand{\mitad}{{1 \over 2}} \newcommand{\ic}{{\rm i}} \newcommand{\iff}{\Longleftrightarrow} \newcommand{\imp}{\Longrightarrow} \newcommand{\Li}[1]{\,{\rm Li}_{#1}} \newcommand{\norm}[1]{\left\vert\left\vert\, nº 1\,\right\vert\right\vert} \newcommand{\pars}[1]{\left (\, nº 1 \,\right)} \newcommand{\partiald}[3][]{\frac{\partial^{#1} #2}{\parcial #3^{#1}}} \newcommand{\pp}{{\cal P}} \newcommand{\raíz}[2][]{\,\sqrt[#1]{\vphantom{\large Un}\,#2\,}\,} \newcommand{\sech}{\,{\rm sech}} \newcommand{\sgn}{\,{\rm sgn}} \newcommand{\totald}[3][]{\frac{{\rm d}^{#1} #2}{{\rm d} #3^{#1}}} \newcommand{\ul}[1]{\underline{#1}} \newcommand{\verts}[1]{\left\vert\, nº 1 \,\right\vert}$ $\ds{\int_{0}^{\infty}\sin\pars{x}\arctan\pars{1 \over x}\,\dd x ={\pi \over 2}\,{\expo{} - 1 \sobre \expo{}}:\ {\large ?}}$.
\begin{align}&\color{#66f}{\large% \int_{0}^{\infty}\sin\pars{x}\arctan\pars{1 \over x}\,\dd x} =\half\int_{-\infty}^{\infty}\sin\pars{x}\arctan\pars{1 \over x}\,\dd x \\[5mm]&=\half\,\Im\ \overbrace{% \int_{-\infty}^{\infty}\expo{\ic x}\arctan\pars{1 \over x}\,\dd x} ^{\ds{\dsc{\ic x}\ =\ \dsc{t}\ \imp\ \dsc{x}\ =\ \dsc{-\ic t}}} =\half\,\Im\int_{-\infty\ic}^{\infty\ic}\expo{t}\arctan\pars{\ic \over t} \,\pars{-\ic}\,\dd t \\[5mm]&=\half\,\Im\int_{-\infty\ic}^{\infty\ic}\expo{t} \,{\rm arctanh}\pars{1 \over t}\,\dd t ={1 \over 4}\,\Im\int_{-\infty\ic}^{\infty\ic} \expo{t}\ln\pars{t + 1 \over t - 1}\,\dd t \\[5mm]&={1 \over 4}\,\Im\int_{-\infty\ic}^{\infty\ic}\expo{t} \int_{-1}^{1}{\dd\xi \over t + \xi} ={1 \over 4}\,\Im\int_{-1}^{1}\int_{-\infty\ic}^{\infty\ic}\expo{t} {\dd t \over t + \xi}\,\dd\xi \\[5mm]&={1 \over 4}\,\Im\int_{-1}^{1}\pars{-\int_{-\infty}^{0}\expo{t} {\dd t \over t + \xi + \ic 0^{+}}-\int_{0}^{-\infty}\expo{t} {\dd t \over t + \xi - \ic 0^{+}}}\,\dd\xi \\[5mm]&={1 \over 4}\,\Im\int_{-1}^{1} \int_{-\infty}^{0}\expo{t}\pars{% {1 \over t + \xi - \ic 0^{+}} - {1 \over t + \xi + \ic 0^{+}}}\,\dd t\,\dd\xi \\[5mm]&={1 \over 4}\,\Im\int_{-1}^{1} \int_{-\infty}^{0}\expo{t}\bracks{2\pi\ic\,\delta\pars{t + \xi}}\,\dd t\,\dd\xi ={\pi \over 2}\int_{-1}^{1}\expo{-\xi}\Theta\pars{\xi}\,\dd\xi ={\pi \over 2}\int_{0}^{1}\expo{-\xi}\,\dd\xi \\[5mm]&={\pi \over 2}\pars{-\expo{-1} + 1} =\color{#66f}{\large{\pi \over 2}\,{\expo{} - 1 \over \expo{}}} \end{align}
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