fonction gamma
bonsoir
dans le sujet des mines de cette année, ils rappelaient cette équation fontionnelle de la fonction gamma :
$$\displaystyle{\Gamma(x)\Gamma(1-x) = \dfrac{\pi}{\sin (\pi x)}}$$
j'ai essayé de la démontrer mais je n'y arrive pas
en fait, je ne vois même pas comment partir
merci
ps : j'ai des notions d'analyse complexe au cas où
dans le sujet des mines de cette année, ils rappelaient cette équation fontionnelle de la fonction gamma :
$$\displaystyle{\Gamma(x)\Gamma(1-x) = \dfrac{\pi}{\sin (\pi x)}}$$
j'ai essayé de la démontrer mais je n'y arrive pas
en fait, je ne vois même pas comment partir
merci
ps : j'ai des notions d'analyse complexe au cas où
Réponses
-
Je ne sais faire qu'avec de l'analyse complexe mais c'est pas immediat
Juste au passage ta formule s'appelle formule des complements
Je te donne un exo pour montrer ca :
Alors on a $\Gamma(z)=\int_{0}^{+\infty} t^{z-1}e^{-t}dt$ pour $Re(z)>0$
1)a)On pose $I_n(z)=\int_{0}^{n} t^{z-1}(1-\frac{t}{n})^ndt$
Montrer que $\Gamma(z)=\lim_{n\to +\infty} I_n(z)$
b)montrer que $I_n(z)=n^zJ_n(z)$ avec $J_n(z)$ est une integrale a definir telle que $J_n(z)=\frac{n}{z} J_{n-1}(z+1)$ ($n \geq 1$)
En deduire que $\Gamma(z)=\lim_{n\to +\infty} \frac{n!n^z}{z(z+1)...(z+n)}$
2)a) Deduire de la formule precedente que $\frac{1}{\Gamma(z)}=z\prod_{k \geq 1}^{} (1+\frac{z}{k}) \exp(z\ln \frac{k}{k+1})$ pour $z \in \C$
b) montrer que pour $z \in \C$, $\frac{1}{\Gamma(z)}=ze^{z \gamma}\prod_{k \geq 1}^{} (1+\frac{z}{k}) e^{-\frac{z}{k}}$ avec $\gamma$ la constante d'Euler
Montrer la convergence normale sur tout compact du produit
c) prouver la formule des complements -
Et si tes pas inspire j'ai un autre exo :
En utilisant le developpement eulerien de $\sin(z)$ :
$\frac{\sin(\pi z)}{\pi z}=\prod_{k \geq 1}^{} (1-\frac{z^2}{n^2})$
montrer la formule des complements
Pour montrer le developpement du sinus on considere la derivee logarithmique des 2 membres (alors c'est galere parce qu'il faut avant tout donner un sens au prosuit infini)
Il doit bien y avoir une methode sans passer par les complexes mais je ne la connais pas -
bonjour
pour démontrer cette relation fonctionnelle le mieux est d'utiliser les produits infinis liés à sinus et à Gamma
sin(pi.x)/pi.x=(1-x²)(1-x²/2²)(1-x²/3²)........(1-x²/n²)........et
exp(-y.x)/Gamma(1+x) = [(1+x)/exp(x)][(1+x/2)/exp(x/2)].......[(1+x/n)/exp(x/n)].....
le premier produit infini trouvé par Euler est démontré à partir de la factorisation de 1+x^n en posant x=exp(it) et par passage à la limite lorsque n tend vers l'infini
le second produit infini (trouvé par Weierstrass) est lié à la définition de Gamma (y est la constante d'Euler)
il suffit de calculer le produit simple exp(-yx).exp(yx)/Gamma(1+x).Gamma(1-x) pour trouver la relation fonctionnelle cherchée
cordialement -
Salut,
Après un changement de variable dans le produit des 2 integrales
definissant $\Gamma$ tu obtiens que ce produit vaut:
$$
\int_0^\infty \frac{u^{x-1}}{1+u}du
$$
Integrale que tu coupes en 1 pour te ramener à:
$$
\int_0^1 \frac{u^{x-1}+u^{-x}}{1+u}du
$$
Tu developpes le denominateurs en serie, et apres quelques
justifications de convergences et d'intervertion limite / integrale
tu obtiens:
$$
\frac{1}{x}+2x\sum_{n=1}^\infty \frac{(-1)^n}{x^2-n^2}
$$
or tu peux obtenir cette serie en decomposant en serie de fourier
la fonction $2\pi$ periodique valant $t\mapsto \cos(tx)$ sur
$]-\pi,\pi[$, et en évaluant cette série en $t=0$, ce qui donne
le résultat.
A+
eric -
merci de vos réponses
en effet j'aurais eu du mal à trouver tout ça tout seul! -
Si on veut eviter les complexes on peut faire comme suis:
On peut aussi utiliser le théorème de Bohr-Mallerup qui dit que $\Gamma$ est la seule fonction de $\R^{+*}$ dans $\R^{+*}$ vérifiant:
- $\Gamma$ est continue
- $\Gamma \left(x+1\right)=x\Gamma \left(x\right)$
- $\Gamma \left(1\right)=1$
- $ln \left(\Gamma\right)$ est convexe
La démonstration de ce théorème n'utilise pas la variable complexe cependant la preuve est assez difficile à trouver sans indications (si tu la veux je l'avais taper et je dois pouvoir la retrouver).
Pour trouver ensuite la formule on étudie la fonction
\[ \frac{\pi}{\Gamma \left(1-x\right) sin\left(\pi x\right) \]
Voila, c'est pas la preuve la plus intéréssante ni la plus facile -
romainko oui je connais ce théorème
merci pour la méthode, je vais essayer parce que bon, les produits eulériens c'est pas mon truc -
Je veux bien une preuve de ce théorème romainko si tu l'as toujours à disposition .
-
Il y en a une ici (sous le nom de théorème d'Artin : qu'en est-il exactement ?):
\lien{http://www.rms-math.com/article.php3?id_article=834}
(Note que la continuité de $\Gamma$ est conséquence de la convexité de $\ln(\Gamma)$.) -
J'ai un doute sur le nom du théorème même si jusqu'à maintenant j'etais sûr qu'il s'appelait théorème de Bohr Mallerup. Je ne connaissais pas la preuve d'Artin. J'aime bien, c'est plus simple.
Je ne me rappelle plus où j'avais trouvé la mienne. Peut etre dans un vieux sujet de concours en PC.
Connectez-vous ou Inscrivez-vous pour répondre.
Bonjour!
Catégories
- 163.1K Toutes les catégories
- 7 Collège/Lycée
- 21.9K Algèbre
- 37.1K Analyse
- 6.2K Arithmétique
- 52 Catégories et structures
- 1K Combinatoire et Graphes
- 11 Sciences des données
- 5K Concours et Examens
- 11 CultureMath
- 47 Enseignement à distance
- 2.9K Fondements et Logique
- 10.3K Géométrie
- 62 Géométrie différentielle
- 1.1K Histoire des Mathématiques
- 68 Informatique théorique
- 3.8K LaTeX
- 39K Les-mathématiques
- 3.5K Livres, articles, revues, (...)
- 2.7K Logiciels pour les mathématiques
- 24 Mathématiques et finance
- 312 Mathématiques et Physique
- 4.9K Mathématiques et Société
- 3.3K Pédagogie, enseignement, orientation
- 10K Probabilités, théorie de la mesure
- 772 Shtam
- 4.2K Statistiques
- 3.7K Topologie
- 1.4K Vie du Forum et de ses membres