Q.

For 0<a<1, the value of the integral 0πdx1-2acosx+a2 is       [2024]

1 π1-a2  
2 π1+a2  
3 π2π+a2  
4 π2π-a2  

Ans.

(1)

Let I=0πdx1+a2-2acosx

=0πdx1+a2-2a(1-tan2x21+tan2x2)

=0πsec2x2dx(1+a2)(1+tan2x2)-2a(1-tan2x2)

Let tanx2=t  sec2x2dx=2dt

I=20dt(1+a2)(1+t2)-2a+2at2

=20dt1+a2+t2+a2t2-2a+2at2

=20dt(1+a2-2a)+(t2+a2t2+2at2)

I=20dt(1-a)2+(t+at)2

Let t+at=u  dt+adt=du

I=2a+10du(1-a)2+u2=2(a+1)×11-a×[tan-1(u1-a)]0

=21-a2×π2=π1-a2