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Niveau Maths sup
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pb de resolution en maths

Posté par
la-biscotte
21-12-06 à 14:24

bonjour;

je souhaiterais que l'on m'aide à calculer la transformée de fourier de la mesure de gauss.

en vous remerciant par avance

Posté par gaetanlcs (invité)re : pb de resolution en maths 21-12-06 à 15:49

c'est quoi la mesure de Gauss ?
un gars qui veut combler ses lacunes...

Posté par
raymond Correcteur
re : pb de resolution en maths 21-12-06 à 16:54

Bonjour.

Je te propose une méthode passant par l'intégration dans le plan complexe.

On cherche donc :

3$\textrm F(t) = \frac{1}{\sqrt{2\pi}}\Bigint_{\mathbb{R}}e^{-2i\pi.tx}.e^{-\frac{x^2}{2}}dx.

On remarque que la mesure de Gauss étant paire, sa transformée de Fourier le sera également, ce qui nous autorise à chercher F(t) pour t positif.

Pour cela on introduit :

3$\textrm\frac{1}{\sqrt{2\pi}}\Bigint_{\gamma(R)}e^{-\frac{z^2}{2}}dz

(R) est le circuit joignant
-R à R ,
R à R + 2it ,
R + 2it à -R + 2it ,
-R + 2it à -R.
Rappelons que t est positif.

On a par le théorème de Cauchy :

3$\textrm\frac{1}{\sqrt{2\pi}}\Bigint_{\gamma(R)}e^{-\frac{z^2}{2}}dz = 0

On calcule alors quatre intégrales I, II, III, IV avec I + II + III + IV = 0.

Je ne recopie pas tous mes calculs, j'aime l'écriture "tex" jusqu'à un certain point !

1°) Lorsque R tend vers plus l'infini, I tend vers 1 (mesure de Gauss sur R).

2°) En calculant II + IV, j'arrive à faire apparaître un sinus :

3$\textrm II + IV = \sqrt{8\pi}e^{-\frac{R^2}{2}}\Bigint_{0}^{t}e^{2\pi^2u^2}sin(2\pi.Ru)du

En prenant la valeur absolue et en faisant tendre R vers l'infini, on trouve 0.

3°) Il reste III.

3$\textrm III = -e^{2\pi^2t^2}\frac{1}{\sqrt{2\pi}}\Bigint_{-R}^{R}e^{-\frac{u^2}{2} - 2i\pi.tu}du

Bonne nouvelle : on retrouve F(t).

Finalement, si R tend vers plus l'infini :

3$\textrm 1 + -e^{2\pi^2t^2}\frac{1}{\sqrt{2\pi}}F(-t) = 0

D'où :

3$\textrm\fbox{F(t) = \sqrt{2\pi}e^^{-2\pi^2.t^2}}

A plus RR.

Posté par
Cauchy
re : pb de resolution en maths 21-12-06 à 21:17

Salut,

on peut passer par une équation différentielle aussi il me semble.

Posté par
Cauchy
re : pb de resolution en maths 21-12-06 à 21:37

On obtient 3$ F'(t)=-tF(t) en dérivant sous le signe somme puis en intégrant par parties en intégrant :

\Large{xe^{-\frac{x^2}{2}}}.

Posté par
stokastik
re : pb de resolution en maths 21-12-06 à 22:48


Eh ben... moi qui espérait trouver un petit casse-tête sympa avant de dormir, je découvre le titre de ce topic "pb de résolution en maths"... je me dis alors : "quel pléonasme"

Posté par
raymond Correcteur
re : pb de resolution en maths 21-12-06 à 22:50

Bonsoir Cauchy.

Ta méthode est bien plus rapide que la mienne.
Par contre, après plusieurs vérifications, je trouve :

3$\textrm F^'(t) = -4\pi^{2}t.F(t). Donc :

3$\textrm F(t) = k.e^{-2\pi^{2}t^2}

Pour trouver la constante k, j'utilise le fait que F(0) = 1, ce qui me donne k = 1. Donc, ce résultat n'est pas, à la constante près, celui que je trouve par l'intégration dans C.

As-tu une explication ?

Cordialement RR

Posté par
raymond Correcteur
re : pb de resolution en maths 21-12-06 à 22:53

Bonsoir stokastik.

Tes connaissances en probas et mesure t'ont peut-être permis de cotoyer cette transformée de Fourier de la mesure de Gauss. Connais-tu peut-être le résultat par coeur ?

Cordialement RR.

Posté par
Cauchy
re : pb de resolution en maths 21-12-06 à 23:01

raymond ca vient peut etre de la definition qui differe de la transformée de Fourier:

je suis parti de F(t)=\int e^{-itx}f(x) dx

Posté par
raymond Correcteur
re : pb de resolution en maths 21-12-06 à 23:09

Effectivement, avec ta définition, on trouve bien F'(t) = -tF(t).
Il va falloir que je reprenne ta méthode avec ma propre définition.

A plus RR.

Posté par
raymond Correcteur
re : pb de resolution en maths 21-12-06 à 23:56

J'ai repris mes calculs par mon procédé et par celui de Cauchy (le Cauchy de l'île !).
J'ai effectivement commis une erreur de coefficient. La réponse, avec ma définition de F est :

3$\textrm\fbox{F(t) = e^^{-2\pi^{2}t^2}}

C'est d'ailleurs plus cohérent puisque ( avec ma définition de F ), on a F(0) = 1.

Cordialement RR.

Posté par
Cauchy
re : pb de resolution en maths 22-12-06 à 00:36

Ok tout rentre dans l'ordre

T'utilises des que tu peu l'analyse complexe d'ailleurs il y a pas des topics à remonter avec des exos de kaiser et Camelia.

Posté par
stokastik
re : pb de resolution en maths 22-12-06 à 07:39


Salut raymond,

Je n'avais même pas regardé quel est le problème.

Je connais très peu de choses par coeur. Si vous voulez le résultat tapez "fonction caractéristique loi gauss" (ou loi normale) sur Google et hop.

Posté par
raymond Correcteur
re : pb de resolution en maths 22-12-06 à 08:54

Bonjour.

Cauchy -> j'ai rédigé la semaine dernière l'un des sujets proposés par Camélia. Je vais le faire remonter pour que tu puisses en prendre connaissance.
Stokastik -> j'ai essayé de chercher sur Google, mais je n'ai rien trouvé. Alors, j'ai fait le calcul, avec plus ou moins de bonheur, puisque dans un premier temps, j'avais laissé trainer une constante parasite.
Je crois que mon dernier résultat (qui se recoupe avec le procédé de Cauchy) est correct.

Cordialement RR.

Posté par
Cauchy
re : pb de resolution en maths 22-12-06 à 13:44

Oui raymond il est correct si je me souviens bien on s'en sert pour montrer la formule d'inversion de Fourier.

Posté par
stokastik
re : pb de resolution en maths 22-12-06 à 14:45

je vous assurre qu'il suffit de taper "fonction caracteristique gaussienne" sur Google et vous la trouvez!

Posté par
stokastik
re : pb de resolution en maths 22-12-06 à 15:48


Une méthode simple : dériver la fonction caractéristique, et avec une intégration par parties on tombe sur une équation différentielle simple.

Posté par
la-biscotte
re : pb de resolution en maths 28-12-06 à 16:28

merci cauchy mais je ne connais pas le circuit conjoint
il n'existe pas une methode plus simple?

Posté par
stokastik
re : pb de resolution en maths 28-12-06 à 16:35


Si, celle que j'ai donnée, à laquelle Cauchy avait déjà fait allusion en fait.



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