Pour démontrer que
∫0π/4ln(cos(x))dx=∫0π/4ln(cos(π/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=4π−x. Alors,
du=−dx
Lorsque
- x=0⟹u=4π,
- x=4π⟹u=0,
Cela inverse les limites d'intégration. La seconde intégrale devient :
∫0π/4ln(cos(π/4−x))dx=∫π/40ln(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
donc :
∫0π/4ln(cos(π/4−x))dx=∫0π/4ln(cos(u))du
Étape 2 : Renommer la variable
Comme la variable d'intégration est une variable muette, nous pouvons remplacer u par x dans l'expression finale :
∫0π/4ln(cos(π/4−x))dx=∫0π/4ln(cos(x))dx
Conclusion
Nous avons donc démontré que :
∫0π/4ln(cos(x))dx=∫0π/4ln(cos(π/4−x))dx