Logarithmic-Trigonometric积分系列(二)
\[\Large\displaystyle \int_0^{\pi/2}\ln^2(\sin x)\ln(\cos x)\tan x \,{\rm d}x\]
\(\Large\mathbf{Solution:}\)
Let \(J\) donates the integral and it is easy to see that
\[\begin{align*}
J&=\int_0^{\pi/4}\ln^2(\sin x)\ln(\cos x)\tan x \,{\rm d}x+
\int_{\pi/4}^{\pi/2}\ln^2(\sin x)\ln(\cos x)\tan x \,{\rm d}x\cr
&=\int_0^{\pi/4}\ln^2(\sin x)\ln(\cos x)\tan x \,{\rm d}x+
\int_{0}^{\pi/4}\ln^2(\cos x)\ln(\sin x)\cot x \,{\rm d}x\cr
\end{align*}\]
Now, to calculate \(J\) we make the substitution \(t\leftarrow\sin^2x\):
\[J=\frac{1}{16}\int_0^1\frac{\ln(1-u)}{1-u}\ln^2(u)\,{\rm d}u\]
But
\[\frac{\ln(1-u)}{1-u}=-\left(\sum_{n=0}^\infty u^n\right)\left(\sum_{n=1}^\infty \frac{u^n}{n}\right)
=-\sum_{n=1}^\infty H_nu^n\]
where \(H_n=\displaystyle\sum_{k=1}^n \frac{1}{k}\).Hence
\[J=-\frac{1}{16}\sum_{n=1}^\infty H_n\int_0^1u^n\ln^2(u){\rm d}u
=-\frac{1}{8}\sum_{n=1}^\infty\frac{ H_n}{(n+1)^3}\]
The sum \(\displaystyle\sum_{n=1}^\infty\frac{H_n}{n^3}\) is known, it can be evaluated as follows, first we have
\[H_n=\sum_{k=1}^\infty\left(\frac{1}{k}-\frac{1}{k+n}\right)=
\sum_{k=1}^\infty \frac{n}{k(k+n)}\]
Thus
\[\sum_{n=1}^\infty\frac{H_n}{n^3}=\sum_{k,n\geq1}\frac{1}{n^2k(n+k)}
=\sum_{k,n\geq1}\frac{1}{k^2n(n+k)}\]
Taking the half sum we find
\[\sum_{n=1}^\infty\frac{H_n}{n^3}=\frac{1}{2}\sum_{k,n\geq1}\frac{1}{kn(k+n)}\left(\frac{1}{k}+\frac{1}{n}\right)=
\frac{1}{2}\sum_{k,n\geq1}\frac{1}{k^2n^2}=\frac{1}{2}\zeta^2(2)\]
then we obtain
\[\Large\boxed{\displaystyle \begin{align*}
\int_0^{\pi/2}\ln^2(\sin x)\ln(\cos x)\tan x \,{\rm d}x&=\frac{1}{8}\zeta(4)-\frac{1}{16}\zeta^2(2)\\
&=\color{blue}{-\frac{\pi^4}{2880}}
\end{align*}}\]
Logarithmic-Trigonometric积分系列(二)的更多相关文章
- 前端构建大法 Gulp 系列 (二):为什么选择gulp
系列目录 前端构建大法 Gulp 系列 (一):为什么需要前端构建 前端构建大法 Gulp 系列 (二):为什么选择gulp 前端构建大法 Gulp 系列 (三):gulp的4个API 让你成为gul ...
- WPF入门教程系列二十三——DataGrid示例(三)
DataGrid的选择模式 默认情况下,DataGrid 的选择模式为“全行选择”,并且可以同时选择多行(如下图所示),我们可以通过SelectionMode 和SelectionUnit 属性来修改 ...
- Web 开发人员和设计师必读文章推荐【系列二十九】
<Web 前端开发精华文章推荐>2014年第8期(总第29期)和大家见面了.梦想天空博客关注 前端开发 技术,分享各类能够提升网站用户体验的优秀 jQuery 插件,展示前沿的 HTML5 ...
- Web 前端开发人员和设计师必读文章推荐【系列二十八】
<Web 前端开发精华文章推荐>2014年第7期(总第28期)和大家见面了.梦想天空博客关注 前端开发 技术,分享各类能够提升网站用户体验的优秀 jQuery 插件,展示前沿的 HTML5 ...
- Web 开发精华文章集锦(jQuery、HTML5、CSS3)【系列二十七】
<Web 前端开发精华文章推荐>2014年第6期(总第27期)和大家见面了.梦想天空博客关注 前端开发 技术,分享各类能够提升网站用户体验的优秀 jQuery 插件,展示前沿的 HTML5 ...
- Web 前端开发人员和设计师必读精华文章【系列二十六】
<Web 前端开发精华文章推荐>2014年第5期(总第26期)和大家见面了.梦想天空博客关注 前端开发 技术,分享各类能够提升网站用户体验的优秀 jQuery 插件,展示前沿的 HTML5 ...
- Web 前端开发精华文章推荐(HTML5、CSS3、jQuery)【系列二十三】
<Web 前端开发精华文章推荐>2014年第2期(总第23期)和大家见面了.梦想天空博客关注 前端开发 技术,分享各类能够提升网站用户体验的优秀 jQuery 插件,展示前沿的 HTML5 ...
- Web 前端开发精华文章推荐(HTML5、CSS3、jQuery)【系列二十二】
<Web 前端开发精华文章推荐>2014年第一期(总第二十二期)和大家见面了.梦想天空博客关注 前端开发 技术,分享各类能够提升网站用户体验的优秀 jQuery 插件,展示前沿的 HTML ...
- 【圣诞特献】Web 前端开发精华文章推荐【系列二十一】
<Web 前端开发精华文章推荐>2013年第九期(总第二十一期)和大家见面了.梦想天空博客关注 前端开发 技术,分享各种增强网站用户体验的 jQuery 插件,展示前沿的 HTML5 和 ...
- Web 前端开发精华文章集锦(jQuery、HTML5、CSS3)【系列二十】
<Web 前端开发精华文章推荐>2013年第八期(总第二十期)和大家见面了.梦想天空博客关注 前端开发 技术,分享各种增强网站用户体验的 jQuery 插件,展示前沿的 HTML5 和 C ...
随机推荐
- uabntu命令行
1.命令行 命令行中令字体大小变大:ctrl+shift+"+" 命令行中令字体大小变小:ctrl+'-' 不执行:ctrl+c 下一页:f 上一页: ...
- 部件MSCOMCTL.OCX或其附件之一不能正确注册:一个文件丢失或无效
部件MSCOMCTL.OCX或其附件之一不能正确注册:一个文件丢失或无效: https://blog.csdn.net/yilese/article/details/71479908
- 零基础自学Python是看书还是看视频?
很多人都碍于Python培训班的高昂费用和有限的空余时间都选择自学Python,但是没有老师帮助,显得有些迷茫,不知应该从何处学起,也不知识看书学习还是应该看视频学习.本就来谈谈这个话题. 我们先 ...
- 2019-08-13 纪中NOIP模拟B组
T1 [JZOJ1534] rank 题目描述 小h和小R正在看之前的期末&三校联考成绩,小R看完成绩之后很伤心,共有n个学生,第i个学生有一个总成绩Xi,因为他的排名是倒数第k个,于是小R想 ...
- CodeForces -1216B.Shooting
水题 #include <cstdio> #include <algorithm> using namespace std; ; struct node{ int s, f; ...
- 最近手机价格全线暴跌真的只是因为5G要来了吗?
等等党,是一群数量颇大的消费群体.他们的消费习性是绝不买刚上市的新品,而是一直等.等到他们认为产品的价格已经跌无可跌,或者性价比十足的时候再出手.不得不说,与早买早享受的尝鲜消费群体相比,等等党代表了 ...
- python3练习100题——006
继续做题-经过py3测试 原题链接:http://www.runoob.com/python/python-exercise-example6.html 题目:斐波那契数列. 我的代码: def fi ...
- 【转载】Hadoop Hive基础sql语法
转自:http://www.cnblogs.com/HondaHsu/p/4346354.html Hive 是基于Hadoop 构建的一套数据仓库分析系统,它提供了丰富的SQL查询方式来分析存储在H ...
- springmvc的框架搭建及工作流程
1.搭建要点 web.xml: <servlet-mapping> <servlet-name>springDispatcherServlet</servlet- ...
- mysql数据库函数之left()、right()、substring()、substring_index()
在实际的项目开发中有时会有对数据库某字段截取部分的需求,这种场景有时直接通过数据库操作来实现比通过代码实现要更方便快捷些,mysql有很多字符串函数可以用来处理这些需求,如Mysql字符串截取总结:l ...