4 votos

Podemos expresar en forma cerrada?

Quiero evaluar la integral: $$I=\int_{0}^{\pi/2}\ln \left ( \frac{(1+\sin x)^{1+\cos x}}{1+\cos x} \right )\,dx$$

Así, el sub $u=\pi/2-x$ no me da ningún resultado. De hecho, hace que la integral más complicado de lo que realmente es, a menos que no veo algo.

El método anterior es el único que he usado desde que no veo algo más en este punto. Cualquier ayuda será agradecida.

9voto

Peter Woolfitt Puntos 16561

La idea en la que sigue es para simplificar el uso logarítmica de las identidades y, a continuación, deshacerse del desagradables integración utilizando la simetría de los límites. $$\begin{align} I&=\int_{0}^{\Large\frac\pi2}\ln \left ( \frac{(1+\sin x)^{1+\cos x}}{1+\cos x} \right )\,dx \\&=\int_{0}^{\Large\frac\pi2}[(1+\cos x)\ln(1+\sin x)-\ln({1+\cos x})]\,dx \\&=\int_{0}^{\Large\frac\pi2}[\cos x\ln (1+\sin x)+\ln(1+\sin x)-\ln({1+\cos x})]\,dx \\&=\int_{0}^{\Large\frac\pi2}\cos x\ln (1+\sin x)\,dx+\int_{0}^{\Large\frac\pi2}[\ln(1+\sin x)-\ln({1+\cos x})]\,dx \\&=\int_{0}^{\Large\frac\pi2}\cos x\ln (1+\sin x)\,dx \end{align}$$ en la que el segundo término desapareció porque $$\int_{0}^{\Large\frac\pi2}\ln(1+\sin x)\,dx=\int_{0}^{\Large\frac\pi2}\ln(1+\cos x)\,dx$$

Ahora la realización de la sustitución de $u=1+\sin x$, obtenemos

$$\begin{align} I&=\int_{0}^{\Large\frac\pi2}\cos x\ln (1+\sin x)\,dx \\&=\int_{1}^{2}\ln u\,du \\&=\bigg[u\ln u-u\bigg]_1^2 \\&=2\ln2-1. \end{align}$$

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