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Niveau Maths sup
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Intégrale du module d'un polynome complexe

Posté par
Redman
04-03-07 à 11:17

Bonjour,

soit P un polynôme de [X] de degré d

P(X)=\bigsum_{k=0}^d a_k X^k
ou ak sont des complexes

Calculer

\frac{1}{2\pi}\int_0^{2 \pi} P( e^{i\theta}) \overline{P(e^{i\theta})} d\theta

(le résultat a obtenir est   \bigsum_{k=0}^d a_k \overline{a_k} )

Posté par
tealc
re : Intégrale du module d'un polynome complexe 04-03-07 à 11:22

Bonjour,

j'écris Q = P\overline{P}

Alors Q(e^{i\theta}) = \sum_{0 \leq j,k \leq d} a_j.\overline{a_l} e^{i(k-j)}

Il ne reste plus qu'à conclure, car \int_0^{2\pi} e^{k\theta} = 0 si k \neq 0, et égal à 2\pi sinon

Posté par
raymond Correcteur
Intégrale du module d'un polynome complexe 04-03-07 à 11:33

Bonjour.

En développant l'intégrale, on trouve des primitives d'expressions du type exp[i(k-l)] entre 0 et 2. Elles donnent 0 si k et l distincts, et 2 si k = l.
D'où le résultat que tu souhaitais.

A plus RR.

Posté par
Redman
re : Intégrale du module d'un polynome complexe 04-03-07 à 11:46

Merci beaucoup

Posté par
Ksilver
re : Intégrale du module d'un polynome complexe 04-03-07 à 11:53

Salut, on peut faire la meme chose en un peu plus léger : on cherche à prouver l'égalité de deux forme bilinéaire, il suffit de la vérifier pour les élements d'une base, les monomes. et pour des monomes le calcule est imédiat.

mais c'est exactement la meme chose que ce qua dit raymond

Posté par
Redman
re : Intégrale du module d'un polynome complexe 04-03-07 à 12:02

mais le probleme c'est que prendre le module du polynome ca enleve la linéarité non?

Posté par
Ksilver
re : Intégrale du module d'un polynome complexe 04-03-07 à 12:06

ouai j'ai été un peu vite dans mon explication : on pose P=sommes des ak*x^k, Q=somme des bk*x^k

et l'égalité qu'on cherche à montrer est : 1/2Pi*intégral de Q(exp(ix))*conj(P(exp(ix))) = somme des bk*conj(ak)


la on a bien deux forme bilineaire.

Posté par
raymond Correcteur
re : Intégrale du module d'un polynome complexe 04-03-07 à 13:13

Une autre manière de voir les choses.

2$\textrm I = \frac{1}{2\pi}\Bigint_{0}^{2\pi}P(e^{i\theta})\bar{P(e^{i\theta})}d\theta

Posons 2$\textrm z = e^{i\theta} et appelons C le cercle de centre O, de rayon 1 parcouru une fois dans le sens direct. Alors

2$\textrm I = \frac{1}{2\pi.i}\Bigint_{C}\frac{|P(z)|^2}{z}dz

Les termes à intégrer sont du type : 4$\textrm\frac{a_k\bar{a_l}z^k\bar{z}^l}{z}

En multipliant par zl et en tenant compte de |z| = 1, ces termes donnent : 4$\textrm\frac{a_k\bar{a_l}}{z^{l-k+1}}.

Ce dernier résultat donne des fonctions ayant des primitives sur C sauf si k = l.
Donc pour k et l distincts l'intégrale est nulle. Pour k = l, sachant que :

2$\textrm\frac{1}{2\pi.i}\Bigint_{C}\frac{dz}{z} = 1

on retrouve bien le résultat.

A plus RR.

Posté par
tealc
re : Intégrale du module d'un polynome complexe 04-03-07 à 13:22

Très jolie cette démonstration raymond

Posté par
fusionfroide
re : Intégrale du module d'un polynome complexe 04-03-07 à 15:01

Salut

Y a-t-il un lien avec la formule de Parseval ?

Posté par
Ksilver
re : Intégrale du module d'un polynome complexe 04-03-07 à 15:31

ouau, sauf erreur ca ressemble à un cas particulier de la formule de parseval pour des polynomes trigonométrique

Posté par
fusionfroide
re : Intégrale du module d'un polynome complexe 04-03-07 à 15:51

Merci

Posté par
otto
re : Intégrale du module d'un polynome complexe 13-09-07 à 23:48

Y a-t-il un lien avec la formule de Parseval ?
Oui c'est exactement la formule de Parseval.
Ceci se généralise facilement au cas des fonctions holomorphes.

Application:
Soit f une fonction holomorphe injective sur U, alors l'image f(U) a une aire de \pi\sum_n n|c_n|^2



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