今回示す積分はこれです。
integral 2-3
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示す積分をIとします。
\begin{aligned}
I&=\displaystyle\int_0^{\infty}x\left(\log(1-e^{-2x})-\log(1+e^{-2x})\right)dx\\
&=
-\displaystyle\int_0^{\infty}x\left(
\sum_{n=1}^{\infty}\frac{e^{-2nx}}{n}-\sum_{n=1}^{\infty}\frac{(-1)^n e^{-2nx}}{n}
\right)dx\\
&=
-2\displaystyle\int_0^{\infty}
x\displaystyle\sum_{n=0}^{\infty}
\frac{e^{-2(2n+1)x}}{2n+1}dx\\
&=-2\displaystyle\sum_{n=0}^{\infty}\frac{1}{2n+1}\displaystyle\int_0^{\infty}xe^{-2(2n+1)x}dx\\
&=-\dfrac{1}{2}\displaystyle\sum_{n=0}^{\infty}\frac{1}{(2n+1)^3}\\
&=-\dfrac{1}{2}\left(\displaystyle\sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{n^3}-\displaystyle\sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{(2n)^3}\right)\\
&=-\dfrac{7}{16}\zeta(3)
\end{aligned}
比較的簡単に示せました。