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Calcul d'une intégrale généralisée

Modifié (19 Jan) dans Analyse
Bonsoir à tous aidez-moi svp je n'aboutis pas j'ai besoin d'indications.

Réponses

  • Modifié (19 Jan)
    cet exercice nécessite un changement de variable judicieux à mon avis aidez-moi ça me parait très difficile.
  • Peut-être $t=ay$ 
  • Modifié (19 Jan)
    Quelle est la fonction $f$ la plus simple possible qui vérifie $f(\mathbb{R}_+^*) \subset \mathbb{R_+^*}$ et $|f'(x)| \frac{\ln(f(x))}{1 + f(x)^2} = \frac{-\ln(x)}{1 + x^2}$ ?
    Il suffit ensuite d'appliquer le CDV $t = af(x)$.
  • c'est quoi CDV @Bibix
  • la fonction la plus simple c'est x je crois @Bibix
  • ou plutot 1/x ?? @Bibix
  • Modifié (20 Jan)
    J'ai le souvenir que $\displaystyle \int_0^{+\infty} \frac{\log x}{1+x^2} dx$ était une victime consentante pour les résidus (même si elle se calcule sans rien savoir, genre avec le bagage des 2 premières semaines sur l'intégration). On peut donc "se faire plaisir" dans $\mathbb{C}$. D'une part :
    $\begin{eqnarray} \int_{-\infty}^{+\infty} \frac{\log z}{a^2+z^2} dz & = & \int_{-\infty}^0 \frac{\log z}{a^2+z^2} dz + \int_0^{+\infty} \frac{\log z}{a^2+z^2} dz \\ & = & \int_{-\infty}^0 \frac{\log i^2}{a^2+z^2} dz + \int_{-\infty}^0 \frac{\log (-z)}{a^2+z^2} dz + \int_0^{+\infty} \frac{\log z}{a^2+z^2} dz \\ &= & 2 \bigg( \int_{-\infty}^0 \frac{1}{a^2+z^2} dz \bigg) \log i + 2 \int_0^{+\infty} \frac{\log z}{a^2+z^2} dz \\ & = & \frac{\pi \log i}{a} + 2 \int_0^{+\infty} \frac{\log z}{a^2+z^2} dz \end{eqnarray}$
    où on se place au-dessus de la coupure de Riemann $\mathbb{R}_-$ avec $z+i\epsilon$ puis $\epsilon \to 0$. D'autre part, en choisissant le demi-cercle adéquat comme contour :
    $\displaystyle \begin{equation} \int_{-\infty}^{+\infty} \frac{\log z}{a^2+z^2} dz = 2i\pi \, \text{Res}(f,z=ia) = 2i\pi \frac{\log (ia)}{2ia} = \frac{\pi}{a} (\log i + \log a) \end{equation}$
    Bah, en comparant les 2 expressions, il est clair que $\displaystyle \int_0^{+\infty} \frac{\log x}{a^2+x^2} dx = \frac{\pi}{2a} \log a$. Ce qui, au passage, montre que ton énoncé est incorrect (car il manque un $a$ à ton dénominateur).
  • Modifié (20 Jan)
    celrek19 a dit :
    c'est quoi CDV @Bibix
    Changement de variable.
  • P.2P.2
    Modifié (20 Jan)
    Avec le changement de variable d'etanche on a
    $$\int_0^{\infty}\frac{\log t}{a^2+t^2}=\frac{1}{a}\int_0^{\infty}\frac{\log a+\log y}{1+y^2}dy=\frac{\log a}{a}\int_0^{\infty}\frac{1}{1+y^2}dy+\frac{1}{a}\int_0^{\infty}\frac{\log y}{1+y^2}dy=\frac{\log a}{a}\times \frac{\pi}{2}+0$$ car
    $$\int_0^{\infty}\frac{\log y}{1+y^2}dy=\int_0^{1}\frac{\log y}{1+y^2}dy+\int_1^{\infty}\frac{\log y}{1+y^2}dy=\int_0^{1}\frac{\log y}{1+y^2}dy-\int_0^{1}\frac{\log z}{1+z^2}dz\qquad(*)$$ par le changement de variable  $y=1/z.$ Tous ces details pour dire que les commentaires ci dessus avec les résidus et  certainement un peu d'ironie ne sont pas très utiles alors qu'il faut avoir vu {*} une fois dans sa vie.
  • Modifié (20 Jan)
    Ah bon ?? Merci @P.2 il faut avoir vu une fois dans sa vie 😇😇 Tout ça me rappelle ce livre que je désire obtenir 🤣🤣🤣🤣

  • Modifié (20 Jan)
    Oui merci en @Area 51 j’ai hormis omis d’écrire le a au dénominateur en recopiant j’ai l’oublier sinon dans que j’ai dans ma fiche y a bien un a 😇.
  • Je n'avais jamais vu $(*)$ mais je savais immédiatment quel CDV appliquer car c'est un principe beaucoup plus général de calcul. Mais je suppose que donner tout de suite la solution est plus utile pour faire progresser...
  • P.2P.2
    Modifié (20 Jan)
    Bah, on n'est pas chargés de faire progresser celrek19, et j'ai rédigé complètement car le fil partait un peu dans tous les sens en réponse à sa demande d'indications.
  • Modifié (20 Jan)
    Voyez ma rédaction 

  • Modifié (20 Jan)

  • Modifié (20 Jan)

  • Modifié (20 Jan)

  • Modifié (20 Jan)

  • Modifié (20 Jan)
    Si vous permutez la première et la deuxième photo vous aurez dans l’ordre mes éléments de réponse.
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