24 votos

Referencias a los integrales de la forma $\int_{0}^{1} \left( \frac{1}{\log x}+\frac{1}{1-x} \right)^{m} \, dx$

Mientras que la ampliación de mis técnicas de cálculo, con la ayuda de Mathematica, me encontré con que

\begin{align*} \int_{0}^{1}\left( \frac{1}{\log x} + \frac{1}{1-x} \right)^{3} \, dx &= -6 \zeta '(-1) -\frac{19}{24}, \\ \int_{0}^{1}\left( \frac{1}{\log x} + \frac{1}{1-x} \right)^{4} \, dx &= -10 \zeta '(-2)-2 \zeta '(-1)-\frac{37}{72}, \\ \int_{0}^{1}\left( \frac{1}{\log x} + \frac{1}{1-x} \right)^{5} \, dx &= -\frac{35}{3} \zeta '(-3)-\frac{15}{2} \zeta '(-2)-\frac{5}{3} \zeta '(-1)-\frac{3167}{8640}, \\ \int_{0}^{1}\left( \frac{1}{\log x} + \frac{1}{1-x} \right)^{6} \, dx &=-\frac{21}{2} \zeta '(-4)-14 \zeta '(-3)-\frac{31}{4} \zeta '(-2)-\frac{3}{2} \zeta '(-1)-\frac{1001}{3600}. \end{align*}

Yo conjeturas de que estas relaciones se extiende también a mayores grados:

Mi Conjetura. Para $m \geq 3$, podemos escribir $$ \int_{0}^{1}\left( \frac{1}{\log x} + \frac{1}{1-x} \right)^{m} \, dx = - \Bigg( q + \sum_{k=1}^{m-2} q_k \zeta'(-k) \Bigg) $$ para algunos de los números racionales positivos $q$$q_k$.

¿Hay alguna referencia con respecto a este problema?


Adenda. Siguiente i707107 del consejo, he obtenido la siguiente fórmula

\begin{align*} & \int_{0}^{1}\left( \frac{1}{\log x} + \frac{1}{1-x} \right)^{m} \, dx \\ &= -\frac{H_{m-1}}{(m-1)!} + \frac{1}{(m-1)!} \sum_{k=1}^{m-1} \left[{{m-1}\atop{k}}\right] \zeta(1-k) \\ &\quad - \frac{1}{(m-2)!}\sum_{j=1}^{m-1}\sum_{l=m-j}^{m-1} \binom{m}{j} \binom{m-2}{j-1} \left[{{j-1}\atop{l+j-m}}\right] \{ \zeta'(1-l) + H_{m-j-1} \zeta(1-l) \} \end{align*}

válido para $m \geq 2$ donde $\left[{{n}\atop{k}}\right]$ denota el unsigned Stirling número de la primera clase.

9voto

Krzysztof Hasiński Puntos 229

Usted puede tratar de $$ \int_0^1\left(\frac{1}{\log x}+\frac{1}{1-x}\right) ^ m (-\log x) ^ {s-1} dt $$ $s$ parte real suficientemente grande.

Esto le dará una expresión que $\Gamma$ y $\zeta$ funciones. Luego use la continuación analítica a $\sigma>0$ y enchufe en $s=1$.

Revisé este método $m=2$ y obtuvo la respuesta correcta. Estoy seguro de que esto funcionará en $m\geq 3$.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X