Preuve plus courte pour le développement eulérien de cotangente ?

L2M
L2M
Modifié (March 2023) dans Analyse
Bonsoir.
Je suis à la recherche de méthodes plus concises que celles proposées par Euler et Herglotz pour démontrer le développement en fractions rationnelles de la fonction cotangente : \[\pi\cot(\pi z)=\frac{1}{z}+\sum_{n=1}^{\infty}\left(\frac{1}{z+n}+\frac{1}{z-n}\right), \ z\in\mathbb{C}\backslash\mathbb{Z}.\] Merci.

Réponses

  • Hello, peux tu décrire leur méthode pour éviter de faire doublon ?
  • JLapin
    Modifié (March 2023)
    @L2M
    Exercice 2 du TD ci-joint.
    J'ai du mal à penser qu'on puisse faire plus concis :)
    https://perso.eleves.ens-rennes.fr/~palphons/PlanchesKL/Séries_de_Fourier.pdf
  • L2M
    L2M
    Modifié (March 2023)
    $-$ Euler avait accès à la représentation en produit infini de la fonction sinus. Puis il a passé à sa dérivée logarithmique.
    $-$ Le raisonnement ingénieux de Herglotz impliquait une technique remarquablement simple qui a depuis été appelée "Astuce de Herglotz". Il a démontré que les deux fonctions de chaque côté de la relation ci-dessus présentent un ensemble complet et commun de propriétés robustes qui justifient la conclusion qu'elles sont identiques.
  • Une méthode est d'utiliser le calcul des résidus.
  • L2M
    L2M
    Modifié (March 2023)
    Cyrano sur quel intégrale ?
  • SkyMtn
    Modifié (March 2023)
    Une méthode utilisant la formule de Parseval : avec $f(t) = e^{2\pi i z t}$, on calcule
    $$ \int_0^1 f(t)^2 \,\mathrm dt = \sum_{n=-\infty}^\infty  c_n(f)c_{-n}(f)$$ puis on retombe (après quelques simplifications) sur cette décomposition « polaire »  de la cotangente. Et si on considère à la place la fonction $f(t) = e^{2\pi i z t}$ si $0\le t \le \frac{1}{2}$ et $f(t)=0$ sinon, on obtient une série analogue pour $\frac{\pi}{\sin \pi z}$.

    Une méthode utilisant l'analyse complexe : on introduit la différence entre les deux membres de l'équation, on remarque qu'elle se prolonge en fonction entière $1$-périodique, bornée sur la bande $0\le \operatorname{Re} z \le 1$. Le théorème de Liouville implique que cette différence est constante. Mais comme elle s'annule en $z=0$, on conclut...
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