Q.

If ∫0π5cosx(1+cosxcos3x+cos2x+cos3xcos3x)dx1+5cosx=kπ16, then k is equal to ______.       [2023]


Ans.

(13)

Let

 I=∫0π5cosx(1+cosx·cos3x+cos2x+cos3x·cos3x)1+5cosxdx                ...(i)

I=∫0π 5cos(π-x)(1+cos(π-x)·cos3(π-x)+cos2(π-x)+cos3(π-x)·cos3(π-x))1+5cos(π-x) dx

⇒ I=∫0π 5-cosx(1+cosx·cos3x+cos2x+cos3x·cos3x)dx1+5-cosx           ...(ii)

Adding (i) and (ii), we get

     2I=∫0π(1+cosx·cos3x+cos2x+cos3x·cos3x)dx

⇒ 2I=2∫0π/2(1+cosx·cos3x+cos2x+cos3x·cos3x)dx        ...(iii)

⇒  I=∫0π/2(1+sinx(-sin3x)+sin2x-sin3x·sin3x)dx            ...(iv)

Adding (iii) and (iv), we get

⇒2I=∫0π/2(3+cos4x+cos3x·cos3x-sin3x·sin3x)dx

      2I=∫0π/23+cos4x+(cos3x+3cosx4)cos3x-sin3x(3sinx-sin3x4)dx

⇒2I=∫0π/2(3+cos4x+14+34cos4x)dx

⇒2I=134×π2+74(sin4x4)0π/2⇒I=13π16

Hence, k=13