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Niveau Licence Maths 1e ann
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égalité d'intégrales

Posté par
Bradveto
14-12-09 à 17:03

Bonjour

un petit problème d'intégrales:
je veux montrer que \int_{-\pi}^{\pi}v_1(x)e^{-inx}dx=\int_{-\pi}^{\pi}v_2(x)e^{-inx}dx
Ai je le droit de dire:
\int_{-\pi}^{\pi}v_1(x)e^{-inx}-v_2(x)e^{-inx}dx=0
\int_{-\pi}^{\pi}e^{-inx}(v_1(x)-v_2(x))dx=0
e^{-inx}(v_1(x)-v_2(x))=0

J'ai le souvenir d'avoir montré que si \int_{a}^{b}f(x)dx=\int_{a}^{b}g(x)dx alors f=g
mais je ne suis plus sure.
Merci de vos reponses.
Amanda

Posté par
Camélia Correcteur
re : égalité d'intégrales 14-12-09 à 17:06

Rebonjour

C'est sur qu'en général \int_a^b f(x)dx=0 n'entraine pas que f=0. C'est vrai dans des cas particuliers... par exemple si f est continue à valeurs réelles positives. De plus, on dirait que tu veux montrer que ce sont des intégrales qui sont égales! Alors si tu nous disais de quoi il s'agit?

Posté par
Bradveto
re : égalité d'intégrales 14-12-09 à 17:19

Les notations sont: Pour toute fonction f de CM_{2\pi} et pour tout entier relatif n, on désigne par: \widehat{f}(n)=\frac{1}{2\pi}\int_{-\pi}^{\pi}f(x)e^{-inx}dx,
le n-ième coefficient de Fourier complexe de la fonction f.

L'énoncé est Montrer que, si v1 et v2 sont deux fonctions continues, 2 périodiques de dans telles que n, \widehat{v_1}(n)=\widehat{v_2}(n) alors v_1=v_2.
La question d'aprés: Déterminer les coefficients de Fourier de la fcontion P_t(x)=\sum_{n=-\infty}^{+\infty}e^{-|n|t}e^{inx}

Posté par
Camélia Correcteur
re : égalité d'intégrales 15-12-09 à 14:21

Bien sur ce qui compte est pour tout n on a l'égalité. Regarde bien ton cours, c'est surement dit quelque part que deux fonctions continues qui ont les mêmes coefficients de Fourier sont égales.

Posté par
Bradveto
re : égalité d'intégrales 15-12-09 à 15:44

En l'énonçant, cela me paraît logique mais j'ai "re"regardé mon cours sur les séries de Fourier,
j'ai aussi regardé dans les livres que je possède, je ne trouve pas de démonstration
Par ce que je pense que dire cela est un peu simple pour résoudre un "montrer que".

Posté par
Camélia Correcteur
re : égalité d'intégrales 15-12-09 à 15:56

Je doute aussi que tu sois supposée inventer cette démonstration:

On suppose f continue, réelle, périodique, dont tous les coefficients de Fourier sont nuls. Alors, on a pour tout polynôme trigonométrique P, \Bigint_{-\pi}^\pi f(x)P(x)dx=0

On suppose f non nulle, et on construit un polynôme trigonométrique qui contredit cette assertion.

On commence par montrer que l'on peut se ramener au cas où f(0) = a > 0. Il existe \alpha > 0 tel que f(x) > a/2 si x\in [-\alpha,\alpha]

Après ça, on regarde P_n(x)=(1+\cos(x)-\cos(\alpha))^n et à coups de majorations, on démontre que

\bigint_{-\pi}^\pi f(x)P_n(x)dx > \frac{a}{2}\alpha\(1+\cos(\alpha/2)-\cos\alpha)^n et on conclut en disant que le second membre tend vers l'infini!

Posté par
Bradveto
re : égalité d'intégrales 15-12-09 à 16:34

D'accord pas de démo
Pour la suite, pour déterminer les coefficient de la fonction P, j'utilise les "n-ièmes coefficients"
qui sont les c_n et pour avoir la série de Fourier j'utilise \sum_{-\infty}^{+\infty} c_ne^{inx}, c'est bien ça?

En tout cas merci pour l'aide, je n'avais jamais réfléchi sur ce point des séries de Fourier.

Posté par
Camélia Correcteur
re : égalité d'intégrales 15-12-09 à 17:31

Oui, c'est ça

Posté par
Bradveto
re : égalité d'intégrales 15-12-09 à 17:50

Encore merci!

Posté par
Amanda83
Résolution d'équation 17-12-09 à 10:25

Bonjour,

je sais que la résolution d'équation est quelquechose de simple mais celle ci me pose un problème.
On me demande de résoudre dans R² l'équation: 1-2e^{-t}cos(x)+e^{-2t}=0
J'ai factorisé, je trouve (e^{-t}-e^{ix})(e^{-t}-e^{-ix})=0
de la les solutions sont t=ix ou t=-ix et t est complexe.

Merci de votre aide

*** message déplacé ***

Posté par
J-P Posteur d'énigmes
re : Résolution d'équation 17-12-09 à 10:42

(e^-t)² - 2.e^(-t).cos(x) + 1 = 0

équation du second degré en e^-t -->

e^-t = cos(x) +/- V(cos²(x) - 1)

e^-t = cos(x) +/- V(i².sin²(x))

e^-t = cos(x) +/- i.sin(x)

Par identification des parties réelles et puis des parties imaginaires des 2 membres, on obtient :

e^-t = cos(x) >= 0 et sin(x) = 0

x = 2k.Pi (avec k dans Z)

e^-t = 1 et donc t = 0

Les solutions dans R sont t = 0 et x = 2k.Pi avec k dans Z
-----
Sauf distraction.  

*** message déplacé ***

Posté par
kybjm
re : Résolution d'équation 17-12-09 à 10:52

"Résoudre" c'est "trouver" . Dans ton exo on te demande de trouver l'ensemble S des (x,t) 2 qui vérifient ....

Comme dans tout pb de recherche pas trop simple on procède par directe et récoproque (analyse et synyhèse des anciens)

1.Soit (x,t) S . En seconde tu aurais dit ( poynôme du second degré !)qu'alors (e-t - cos(x))2 + (sin(x))2 = 0 donc sin(x) = 0 et exp(-t) = cos(x) .
Par suite x . ,et cos(x) > 0 donc x 2 et t = 0.
Tu as donc S 2 {0} .
2.L'inclusion inversz se montre très facilement.

On a donc S = {0}.


*** message déplacé ***

Posté par
Amanda83
re : Résolution d'équation 17-12-09 à 11:02

Ok merci, en fait il ne fallait pas que je convertisse cos(x)i.sin(x) en exponentielle.

Merci beaucoup

*** message déplacé ***

Posté par
kybjm
re : Résolution d'équation 17-12-09 à 11:08

Mais surtout que tu rédiges !!!!

*** message déplacé ***

Posté par
oliveiro
re : Résolution d'équation 17-12-09 à 11:09

Bonjour,

allez, je rajoute une démo !

1 - 2e- tcos(x) + e-2t = 0 <=> e-t(et -2cos(x) + e-t) = 0 <=> 2e-t(ch(t) - cos(x)) = 0 <=> ch(t) = cos(x)
or l'intersection des images de ch et cos est {1},
on en déduit que les solutions sont : {0} X 2

++

*** message déplacé ***

Posté par
Bradveto
Nature de série 18-12-09 à 09:41

Bonjour,

je dois déterminer la nature de la série \sum_{n\in Z} \widehat{f}(n)e^{-|n|t}e^{inx}
f est continue par morceau, 2pi périodique et pour tout n entier relatif, on désigne par \widehat{f}(n)=\int_{-\pi}^{\pi}f(x)e^{-inx}dx le n-ième coefficient de Fourier complexe.

\sum_{n\in Z} \widehat{f}(n)e^{-|n|t}e^{inx}=\sum_{n\in Z} \int_{-\pi}^{\pi}f(x)e^{-inx}dx e^{-|n|t}e^{inx}
ai je le droit d'inverser la somme et l'intégrale, je pense que oui mais je n'en suis pas sure. Et si oui, est ce que c'est égal à \int_{-\pi}^{\pi} \sum_{n\in Z} f(x) e^{-|n|t}dx?
je ne pense pas que j'ai le droit de faire ça! C'est pour cela que je demande de l'aide.
Apres on me demande de montrer qu'elle est indéfiniment différentiable, mais ça c'est autre chose.

Merci pour vos réponses.

*** message déplacé ***

Posté par
kybjm
re : Nature de série 18-12-09 à 11:00

Comme je ne sais pas faire les  ^ au dessus de f avec le latex je poserai  c(n) = [-,+] f(x)exp(-inx)dx et un(x,t) = c(n)exp(-|n|t + inx) , tout ça pour n entier relatif  , x et t réels.
On a : un(x,t) = exp(-|n|t + inx).[-,+] f(s)exp(-ins)ds    et non pas       [-,+] f(x)exp(-inx)exp(-|n|t + inx)dx

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Posté par
Bradveto
re : Nature de série 18-12-09 à 11:12

donc je ne peux pas inverser somme et intégrale.
J'ai essayé de décomposer en deux somme, une de 0 à +\inf et une de 1 à +\inf
mais c'est le même problème.

*** message déplacé ***

Posté par
Bradveto
re : Nature de série 18-12-09 à 15:25

Et est ce que je peux mettre ça:
donc j'ai séparé la somme en 2 sommes une de 0 à +\infty et l'autre de 1 à +\infty
je dois montrer que ces 2 sommes converges!
la première:
|(\frac{1}{2\pi}\int_{-\pi}^{\pi}f(x)e^{-inx}dxe^{-nt}e^{inx}|\frac{1}{2\pi}\int_{-\pi}^{\pi}|f(x)|dx e^{-nt}
or \frac{1}{2\pi}\int_{-\pi}^{\pi}|f(x)|dx e^{-nt} tend vers 0 quand n tend vers +\infty donc la série de terme général \frac{1}{2\pi}\int_{-\pi}^{\pi}f(x)e^{-inx}dxe^{-nt}e^{inx} converge normalement.

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Posté par
Bradveto
re : Nature de série 18-12-09 à 17:39

Plus personne pour me dire si ce que j'ai marqué n'est pas faux et
pour m'expliquer comment montrer que la fonction est indéfiniment
différentiable?

*** message déplacé ***

Posté par
Amanda83
Continuié uniforme 21-12-09 à 10:18

Bonjour,

j'ai toujours des problèmes pour montrer la convergence uniforme et la c'est le cas.
On a \forall (x,t)\in]0,+\infty[, P(t,x)=\frac{1-e^{-t}}{1-2e^{-t}cos(x)+e^{-2t}}
Démontrer les assertions suivantes:
On suppose que x est un élément de [-\pi,\pi] et on fait tendre t vers 0 par valeurs supérieures alors:
\lim_{t\to 0+} P(t,x)=0 si x\in[-\pi,\pi]-{0}
               = +\infty si x=0
Montrer la convergence est uniforme sur tout ensemble [-\pi,-a]\cup [a,\pi] avec a un nombre réel strictement compris entre 0 et \pi.

J'ai réussi à montrer la limite mais je ne vois pas pour la convergence.
Je dois montrer que |P(t,x)|\lef(t), une fonction indépendante de x qui converge.
Mais elle doit converger quand t tend vers 0+??

Merci de vos réponses

*** message déplacé ***

Posté par
otto
re : Continuié uniforme 21-12-09 à 10:46

Bonjour,
J'ai réussi à montrer la limite mais je ne vois pas pour la convergence.
Cette phrase se contredit ..
Je dois montrer que |P(x,t)|<f(t), une fonction indépendante de x qui converge.
Il y'a surement une histoire d'intégrale derrière.

P comme dans Poisson, non ?

*** message déplacé ***

Posté par
Smart91
re : Continuié uniforme 21-12-09 à 10:53

Bonjour, pour la convergence uniforme, tu as raison, il faut se "débarrasser" de la dépendance en x. Pour faire cela, tu as déjà vu dans la première question ce qu'il se passe : si x=0 alors cos(x)=1 et ce qu'il y a au dénominateur tend ver 0 lorsque t tend vers 0+.

Si cos(x)<1, il n'y a plus se probleme, car tu peux passer a la limite en t (à x fixé) et la fonction tend vers 0.

En fait ce qui fait que tu peux avoir une convergence uniforme lorsque x appartient a [-\pi,-a]\cup [a,\pi], c'est que alors, quelque soit x \in [-\pi,-a]\cup [a,\pi], cos(x)<=cos(a)<1

Tu peux donc te débarrasser de la dépendance en x au dénominateur en regroupant ce qui pose problème :

1-2e^{-t}cos(x)+e^{-2t} = 1-2e^{-t}+e^{-2t} +2e^{-t}(1-cos(x))
                        = (1-e^{-t})^2 +2e^{-t}(1-cos(x))
Ainsi
|1-2e^{-t}cos(x)+e^{-2t}| >= 2e^{-t}(1-cos(x))
                          >= 2e^{-t}(1-cos(a))

Donc |P(t,x)| <= \frac{|1-e^{-t}|}{2e^{-t}(1-cos(a))}
et ce pour tout x \in [-\pi,-a]\cup [a,\pi], ce qui devrait te suffire pour conclure.

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Posté par
Amanda83
re : Continuié uniforme 21-12-09 à 10:55

Euh en fait je voulais dire que j'avais bien prouver que P(t,x) tend vers 0 et +\infty
mais je n'arrive pas à montrer la 2ème partie, la convergence uniforme.
Ce sont des sommes malheureusement et non des intégrales (mélanger à des séries de fourier complexe ).
C'est moche et je rame! mais j'avance doucement.
La fonction d'origine est P(t,x)=\sum_{-\infty}^{+\infty}e^{-|n|t}e^{inx}
Mais on m'a fait montré juste avant de me demandé la convergence uniforme que
P(t,x)=\frac{1-e^{-2t}}{1-2e^{-t}cos(x)+e^{-2t}} et qu'elle est de signe positif.

*** message déplacé ***

Posté par
Amanda83
re : Continuié uniforme 21-12-09 à 11:05

Ok merci, j'avais trouvé le fait que cos(x)cos(a)<1
Mais j'essayais veinement d'encadrer le dénominateur au lieu de le
minorer! Je ne risquais pas de trouver.
Merci encore.

*** message déplacé ***

Posté par
Bradveto
re : Nature de série 21-12-09 à 11:15

S'il vous plait est ce que c'est juste ce que j'ai marqué?

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