Q.

Let α∈(0,1) and β=loge(1-α).  Let Pn(x)=x+x22+x33+…+xnn,x∈(0,1). Then the integral ∫0αt501-tdt is equal to            [2023]

1 P50(α)-β    
2 -(β+P50(α))    
3 β+P50(α)    
4 β-P50(α)  

Ans.

(2)

We have, Pn(x)=x+x22+x33+⋯+xnn, x∈(0,1)                       ...(i)

Let I=∫0αt501-tdt=∫0αt50+1-11-tdt=∫0α(-(1-t50)1-t+11-t)dt

=∫0α-(1+t+t2+…+t49)dt+∫0α11-tdt

=-[t+t22+t33+⋯+t5050]0α-[log(1-t)]0α

=-log(1-α)-[α+α22+α33+⋯+α5050]

=-β-P50(α)                     [∵ β=loge(1-α) and from (i)]

=-(β+P50(α))