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Montrer que: l'intégrale de ln(cos(x))dx de bornes 0 et pi/4 est égale à l'intégrale de ln(cos((pi/4)-x))dx de bornes 0 et pi/4
alphonsio

Pour démontrer que

0π/4ln(cos(x))dx=0π/4ln(cos(π/4x))dx,\int_{0}^{\pi/4} \ln(\cos(x)) \, dx = \int_{0}^{\pi/4} \ln(\cos(\pi/4 - x)) \, dx,

nous utilisons la méthode de substitution et les propriétés de symétrie des fonctions trigonométriques.


Étape 1 : Substitution de la deuxième intégrale

Posons u=π4xu = \frac{\pi}{4} - x. Alors,
du=dxdu = -dx

Lorsque

  • x=0    u=π4x = 0 \implies u = \frac{\pi}{4},
  • x=π4    u=0x = \frac{\pi}{4} \implies u = 0,

Cela inverse les limites d'intégration. La seconde intégrale devient :

0π/4ln(cos(π/4x))dx=π/40ln(cos(u))(du)\int_{0}^{\pi/4} \ln(\cos(\pi/4 - x)) \, dx = \int_{\pi/4}^{0} \ln(\cos(u)) \, (-du)

L'inversion des limites pour rétablir l'ordre d'intégration introduit un signe négatif :

π/40ln(cos(u))(du)=π/40ln(cos(u))du=0π/4ln(cos(u))du\int_{\pi/4}^{0} \ln(\cos(u)) \, (-du) = -\int_{\pi/4}^{0} \ln(\cos(u)) \, du = \int_{0}^{\pi/4} \ln(\cos(u)) \, du

donc :

0π/4ln(cos(π/4x))dx=0π/4ln(cos(u))du\int_{0}^{\pi/4} \ln(\cos(\pi/4 - x)) \, dx = \int_{0}^{\pi/4} \ln(\cos(u)) \, du

Étape 2 : Renommer la variable

Comme la variable d'intégration est une variable muette, nous pouvons remplacer uu par xx dans l'expression finale :

0π/4ln(cos(π/4x))dx=0π/4ln(cos(x))dx\int_{0}^{\pi/4} \ln(\cos(\pi/4 - x)) \, dx = \int_{0}^{\pi/4} \ln(\cos(x)) \, dx


Conclusion

Nous avons donc démontré que :
0π/4ln(cos(x))dx=0π/4ln(cos(π/4x))dx\int_{0}^{\pi/4} \ln(\cos(x)) \, dx = \int_{0}^{\pi/4} \ln(\cos(\pi/4 - x)) \, dx