Cómo evaluar $$\int_0^1 \frac{\ln \left(1+x+x^2+\cdots +x^{n} \right)}{x}dx$$ Mi intento: \begin{align*} \int_0^1 \frac{\ln \left(1+x+x^2+\cdots +x^{n} \right)}{x}dx &= \int_0^1 \frac{\ln \left(\dfrac{1-x^{n+1}}{1-x} \right)}{x}dx \\ &= \int_0^1 \frac{\ln \left({1-x^{n+1}} \right)}{x}dx -\int_0^1 \frac{\ln \left({1-x} \right)}{x}dx \\ &=\frac{1}{n+1} \int_0^1 \frac{\ln \left({1-x} \right)}{x}dx -\int_0^1 \frac{\ln \left({1-x} \right)}{x}dx \end{align*> pero ¿qué sigue? Llevo atascado aquí un rato.
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¿Cómo probar que $\ln{(1-x^{n+1})}=\frac{1}{n+1}\ln{(1-x)}$? Creo que utilizaste esto en tu derivación pero no sé cómo demostrarlo. Por favor, proporciona detalles sobre los pasos necesarios para demostrarlo o proporciona alguna referencia. Gracias de antemano
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Si $u=x^{n+1}$ entonces $\frac{du}{u}=(n+1)\frac{dx}{x}$. @FrankMoses Pero estoy de acuerdo, ese paso no fue obvio.
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@Frank Moses La igualdad que mencionaste es incorrecta. La idea de OP es correcta. Después de hacer la sustitución sugerida por Thomas Andrews, eventualmente obtenemos $$\int_0^1\frac{\ln(1-x^{n+1})}{x}dx=\frac{1}{n+1}\int_0^1\frac{\ln(1-x)}{x}dx$$