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integrale secours

Posté par abalone (invité) 07-04-07 à 14:15

Bonjour, je voudrais savoir si quelqu'un pouvait m'aider à calculer l'integrale de 1/(1+x^4) de 0 à plus l'infini sans avoir recours au théorème des résidus.
Merci

Posté par abalone (invité)integrale 1/(1+x4) 07-04-07 à 14:20

Bonjour je voudrais savoir si quelqu'un pouvait m'aider à calculer : 1/(1+x4) entre 0 et plus l'infini dx sans avoir recours au théroème des résidus.

*** message déplacé ***

Posté par
romu
re : integrale 1/(1+x4) 07-04-07 à 14:29

si on se réfère aux intégrales de Riemann,
on a 4 < 1, donc
\int_0^1\ \frac{1}{1+x^4} dx diverge.
Comme on intègre une fonction positive, sa valeur sur [0, +\infty[ est +\infty me semble-t-il.

*** message déplacé ***

Posté par
lyonnais
re : integrale 1/(1+x4) 07-04-07 à 14:29

Bonjour

x4+1 = (x²+1)²-2x² = (x²-V(2)x+1)(x²+V(2)x+1)  avec V = racine carré

Tu peux donc faire une décomposition en élément simple de 1/(x4+1)

1/(x4+1) = (ax+b)/(x²-V(2)x+1) + (cx+d)/(x²+V(2)x+1)

Et cela va surement faire intervenir du ln et du arctan après intégration.

Bon courage ...

Romain


*** message déplacé ***

Posté par
romu
re : integrale 1/(1+x4) 07-04-07 à 14:30

4 supérieur à 1 pardon

*** message déplacé ***

Posté par
lyonnais
re : integrale 1/(1+x4) 07-04-07 à 14:32

>> romu :

Pourtant ma calculatrice trouve :  

\Large{\frac{\pi}{2\sqrt{2}}             ...



*** message déplacé ***

Posté par
romu
re : integrale 1/(1+x4) 07-04-07 à 14:32

Bonjour lyonnais
aïe encore une fois j ai dit n importe quoi, bon je vais tenter par les éléments simples.

*** message déplacé ***

Posté par
otto
re : integrale 1/(1+x4) 07-04-07 à 14:41

Romu, ta fonction n'est pas équivalente à 1/x^4 en 0, mais en l'infini.
En 0 elle est équivalente à 1.

Elle est continue sur un compact, elle ne peut pas, ne pas être intégrable Elle est L^p, pour tout p>=0.

(et je pense que tu le sais, mais ce n'est pas vrai que 4<1 )

Ici, il y'a plusieurs méthodes classiques:

1) 1+x^4 est réductible car de degré 4 sur R. Tu peux chercher ses deux facteurs premiers et faire une décomposition en éléments simples.

2- tu peux carrément le décomposer dans C, intégrer, et revenir dans R, c'est ce que je considérerais comme méthode la plus simple.

3- Tu peux peut être faire un développement en série et intégrer terme à terme. Ce n'est pas évident cependant, que tu pourras intervertir somme et intégrale, vue que le rayon de convergence de la série sera de 1 ici.

*** message déplacé ***

Posté par
otto
re : integrale secours 07-04-07 à 14:59

Bonjour,
fais une décomposition en éléments simples dans R.
Ca me semble ce qu'il y'a de plus approprié, compte tenu du fait que tu pourras expliciter une primitive de 1/(1+x^4).

Posté par
lyonnais
re : integrale secours 07-04-07 à 15:03

otto >>

Tu as déjà répondu ici !!

(Lien cassé)

Multi-post involontaire j'ai l'impression pour abalone ...

Posté par
otto
re : integrale secours 07-04-07 à 15:05

Ce n'est pas la même intégrale.
Une fois on la calcule sur [0,1] où le théorème des résidus ne pourra pas vraiment s'appliquer.
L'autre fois, on la calcule sur [0,+infini[

Posté par
lyonnais
re : integrale secours 07-04-07 à 15:08

Pourtant dans l'autre post, la question est sensiblement la même :

Citation :
Bonjour je voudrais savoir si quelqu'un pouvait m'aider à calculer : 1/(1+x4) entre 0 et plus l'infini dx sans avoir recours au théroème des résidus.


A moins que tu ne parles de ta réponse à "romu" ...

Posté par abalone (invité)intégrale 1/(1+x4) 07-04-07 à 15:09

D'accord merci je suis arrivé à une forme du type 1/(x²+a²) ça me donne x/a * atan(x/a)?

*** message déplacé ***

Posté par
otto
re : integrale secours 07-04-07 à 15:10

La question est sensiblement la même, mais les méthodes pour calculer l'intégrale (par exemple le théorème des résidus, qu'il ne veut pas appliquer ici) ne sont pas nécessairement les mêmes.

Par exemple, ici pas de développement en série possible. (bien que je pense qu'il diverge dans l'autre cas également)

Posté par
otto
re : integrale 1/(1+x4) 07-04-07 à 15:12

Si tu n'es pas sur, dérives ce que tu as à droite. Si tu retombes sur ce qu'il y'a à gauche c'est gagné, sinon recommence

Je pense que c'est correct.
a+

*** message déplacé ***

Posté par
lyonnais
re : integrale 1/(1+x4) 07-04-07 à 15:30

Re

Je pense que c'est faux :

j'obtiens 2 termes en arctan et 2 termes en ln après intégration ...

Après qui a raison ?



*** message déplacé ***

Posté par
romu
re : integrale 1/(1+x4) 07-04-07 à 21:28

j avais oublié à quel point c'est long ce genre de calcul d'intégrales avec la méthode des éléménts simples.
Pour ma part, après intégration, je trouve aussi deux termes en ln et deux termes en Atan.

*** message déplacé ***

Posté par
lyonnais
re : integrale 1/(1+x4) 07-04-07 à 21:57

Bonsoir romu

Je met à tout hasard ce que j'ai trouvé, même si il y a peu de chance que l'on ait pareil vu la lourdeur des calculs :D

\Large{\frac{1}{4.\sqrt{2}}.[2.arctan(\sqrt{2}x+1)+2.arctan(\sqrt{2}x-1)+ln|\frac{x^2+\sqrt{2}x+1}{x^2-\sqrt{2}x+1}|]

Romain


*** message déplacé ***

Posté par
romu
re : integrale 1/(1+x4) 08-04-07 à 01:44

lyonnais, comme résultat je trouve :

 \int_0^{+\infty} \frac{1}{x^4+1} dx = \frac{1}{4 \sqrt 2}(\ \[ \ln |x^2 + \sqrt x + 1|]_0^{+\infty} - \[ \ln |x^2 - \sqrt x + 1|]_0^{+\infty}\ ) + \frac{1}{2 \sqrt 2} (\ \[Atan(1+ \sqrt 2 x)\]_0^{+\infty} + \[Atan(\sqrt 2 x-1)\]_0^{+\infty}\ ) .

Ce qui doit etre la même chose que ton résultat et donc en calculant le trouve que les ln  s'annulent et les somme des deux Atan fait \pi. Donc il y a bien \frac{\pi}{2 \sqrt 2}.

Le nombre de bourdes que j ai du rectifier n'empêche sur la fin, faudra que je revois les intégrales de plus près

*** message déplacé ***

Posté par
lyonnais
re : integrale 1/(1+x4) 08-04-07 à 08:23

Merci romu pour ton résultat

Je suis donc tout à fait d'accord avec toi ...

Bonne journée

*** message déplacé ***

Posté par
lyonnais
re : integrale 1/(1+x4) 08-04-07 à 08:58

Euh quoique !!

Quand je relis ton résultat, il me semble y avoir un petit problème ...

En effet, tu as du :

ln|x^2+\sqrt{x}+1|  et du  ln|x^2-\sqrt{x}+1|

Selon moi, tu devrais avoir plutôt du :

ln|x^2+\sqrt{2}x+1|  et du  ln|x^2-\sqrt{2}x+1|

Cela provient de la décomposition en éléments simples ...

1/(x4+1) = (ax+b)/(x²-V(2)x+1) + (cx+d)/(x²+V(2)x+1)

:D

*** message déplacé ***

Posté par
romu
re : integrale 1/(1+x4) 08-04-07 à 12:39

oui effectivement, j ai zappé les coeff [tex] \sqrt 2 [tex] au bout d'un calcul, jusqu à la fin. Je devais etre un peu fatigué.
Bonne journée lyonnais!

*** message déplacé ***



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