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Mi conjetura $\int_{0}^{1}{x^n-1 \over \ln(x)}dx=\ln(n+1)$

$$\int_{0}^{1}{x^n-1 \over \ln(x)}dx=\ln(n+1)$$

Vamos a tratar el caso de $n=1$

$$I=\int_{0}^{1}{x-1 \over \ln(x)}dx=\ln(2)$$

$u=\ln(x)$ $\rightarrow du=\frac{1}{x}dx$

$x \rightarrow 1 ,u=0$

$x \rightarrow 0, u=-\infty$

$$I=-\int_{0}^{\infty}\frac{e^{2u}-e^u}{u}du$$

Aplicar la integración por partes

$$I=\left.(e^{2u}-e^u)\ln(u)\right|_{0}^{\infty}-\int_{0}^{\infty}(2e^{2u}-e^u)\ln(u)du$$

Dejar

$$J=\int_{0}^{\infty}(2e^{2u}-e^u)\ln(u)du$$

La aplicación por las partes de nuevo

$$J=\left.(2e^{2u}-e^u)\ln(u)\right|_{0}^{\infty}-\int_{0}^{\infty}(2e^{2u}-e^u)\frac{1}{u}du$$

De todos modos me salto la simplificación y llegar al resultado

$$2I=\left.e^{2u}\ln(u)\right|_{0}^{\infty}+\int_{0}^{\infty}\frac{e^{2u}}{u}du$$

Que no le parecía correcto!

Integración por partes y sustitución parecen fracasado aquí para mí, así que lo que es otro método para evaluar esta integral?

Otro intento de con $x^n-1=\sum_{k=0}^{n-1}(x-1)x^k$

$$\int_{0}^{1}{x^n-1 \over \ln(x)}dx=\ln(n+1)$$

$$\sum_{k=0}^{n-1}\int_{0}^{1}{(x-1)x^k \over \ln(x)}dx=\ln(n+1)$$

Esto es todavía implican la Integración por partes, estoy muy seguro de que va para largo, así que estoy parada aquí para ayudar. Por favor, préstame una mano, gracias.

Aquí hay un enlace a Frullani la fórmula de

10voto

Roger Hoover Puntos 56

Su conjetura es una consecuencia trivial de Frullani del teorema después de la sustitución de $x=e^{-z}$.

7voto

The Somberi Puntos 1

Una manera fácil de probar esto (aunque también la generalización de su estado de cuenta para cualquier número real) es el uso de la técnica de diferenciación bajo el signo integral. Vamos $$f(\alpha)=\int_0^1 \frac{x^\alpha -1}{\log x} dx.$$ By differentiation under the integral we see that $$f'(\alpha)=\int_0^1 \frac{\partial}{\partial \alpha}\left(\frac{x^\alpha -1}{\log x}\right)dx=\int_0^1 x^\alpha dx=\frac{1}{1+\alpha}$$ hence $$f(\alpha)=\int \frac{d\alpha}{1+\alpha}=\log(1+\alpha)+C.$$ But we notice from the definition that $f(0)=0$ so it follows that $C=0$, que completa la prueba.

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