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Cómo encontrar este % integral $\int_{0}^{\frac{\pi}{4}}\ln{(\sqrt{\sin^3{x}}+\sqrt{\cos^3{x}})}dx$

Ayer mi amigo me había enviado por correo electrónico una pregunta de matemáticas, que cuando leí por primera vez, me perpleja mucho. He estado trabajando en él, pero no puedo solucionarlo. Espero que alguien me puede ayudar. Gracias

muestran que

$$\int_{0}^{\frac{\pi}{4}}\ln{(\sqrt{\sin^3{x}}+\sqrt{\cos^3{x}})}dx=\dfrac{G}{12}-\dfrac{5\pi}{16}\ln{2}+\dfrac{\pi}{8}\ln{(2-\sqrt{2})}-\dfrac{\pi}{8}\ln{(2+\sqrt{2})}-\dfrac{\pi}{3}\ln{(\sqrt{3}-1)}+\dfrac{\pi}{3}\ln{(1+\sqrt{3})}$$

donde $G$ es la constante de Catalan

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Bennett Gardiner Puntos 2841

Se puede intentar hacer esto utilizando algunos de los resultados de las preguntas que se han hecho últimamente. Voy a exponer algunos resultados parciales que espero que alguien la pueda utilizar. En primer lugar, tenga en cuenta que \begin{align} \int_{0}^{\pi/4}\ln{(\sqrt{\sin^3{x}}+\sqrt{\cos^3{x}})}\ \mathrm{d}x & = \int_{0}^{\pi/4}\ln{(\tan^{3/2}(x)+1)}\ \mathrm{d}x + \frac{3}{2}\int_{0}^{\pi/4}\ln{\cos(x)}\ \mathrm{d}x\\ \end{align} La segunda integral se puede encontrar aquí, lo que nos da que $$ \int_{0}^{\pi/4}\ln{\cos(x)}\ \mathrm{d}x = \frac{1}{4} (2G-\pi\log 2), $$ donde $G$ es el catalán es constante. Así que usted puede ver que son, al menos, la recuperación de algunas piezas.

Para la primera integral, se trate de una sustitución de $z = \tan^{1/2}(x)$, de tal manera que $$ \int_{0}^{\pi/4}\ln{(\bronceado^{3/2}(x)+1)}\ \mathrm{d}x = \int_{0}^{1} \frac{2z\ln{(1+z^3)}}{1+z^4}\ \mathrm{d}z. $$ Ahora, las integrales de este tipo son generalmente susceptibles a la expansión de la serie, como en este recientemente pregunta resuelta, por lo que la expansión, \begin{align} \int_{0}^{1} \frac{2z\ln{(1+z^3)}}{1+z^4}\ \mathrm{d}z &= 2\int_{0}^{1} \displaystyle \sum_{k=1}^{\infty} \frac{(-1)^{k+1}z^{3k+1}}{k} \displaystyle \sum_{n=0}^{\infty} (-1)^n z^{4n}\ \mathrm{d}z \\ &= \displaystyle \sum_{k=1}^{\infty}\displaystyle \sum_{n=0}^{\infty} \frac{(-1)^{k+n+1}}{k(4n+3k+2)} \end{align} Desafortunadamente, como en el enlace que @Paramanand Singh publicado, estos dobles sumas parecen muy difíciles de evaluar. A menos que haya alguna otra transformación integral para su caso especial, parece que nos tienen a esos número teórico de las técnicas.

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