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Séries entières

Posté par
fusionfroide
07-03-07 à 16:40

Salut

On me demande de montrer que la série entière 4$\Bigsum_{n\ge1}\frac{z^n}{n^3} converge dans 4$\bar{D}(0,1)

Donc avec d'Alembert on trouve que R=1

Est-ce que ça suffit pour conclure ?

Posté par
fusionfroide
re : Séries entières 07-03-07 à 16:44

Merci

Posté par
Cauchy
re : Séries entières 07-03-07 à 16:46

Salut,

il faut montrer la convergence sur le disque fermé donc prendre z tel que |z|=1 et regarder ce qui  se passe mais c'est évident car il y a alors convergence absolue vu que le 1/n^3 fait tout converger.

Posté par
fusionfroide
re : Séries entières 07-03-07 à 16:48

Donc en fait il vaut mieux étudier 4$|\frac{u_{n+1}}{u_n}| avec 4$u_n=\frac{z^n}{n^3} non ?

Posté par
raymond Correcteur
Séries entières 07-03-07 à 16:48

Bonjour fusionfroide.

Le critère de d'Alembert assure la convergence dans D(0,1[
Il faut que tu regardes ce qu'il advient sur le cercle d'incertitude.
Mais ici, c'est simple car pour |z| = 1, la majoration par 1/n3 assure aussi la convergence.

A plus RR.

Posté par
fusionfroide
re : Séries entières 07-03-07 à 16:50

d'accord j'ai compris !

Merci à vous deux !

Posté par
Cauchy
re : Séries entières 07-03-07 à 16:51

De rien,salut raymond

Posté par
raymond Correcteur
re : Séries entières 07-03-07 à 16:55

Bonjour Cauchy.

A plus RR.

Posté par
fusionfroide
re : Séries entières 07-03-07 à 17:13

Re,

j'ai montré que 4$z(z(z\phi^')^')^'=\psi(z) avec 4$\psi(z)=\sum_{n=1}^{\infty}z^n et 4$\phi(z)=\sum_{n\ge 1}\frac{z}{n^3}

On me demande d'en déduire que z=1 est un point singulier.

Donc pour 4$z=1, on a : 4$((\phi^')^')^'=\psi(1) mais ça sert à quoi ??

Merci

Posté par
otto
re : Séries entières 07-03-07 à 17:18

Un point singulier pour phi j'imagine.
C'est trivialement un point singulier pour psi. Si c'était un point régulier pour phi, ca en serait un pour psi.

Posté par
tealc
re : Séries entières 07-03-07 à 17:19

salut fusionfroide

je ne comprends pas tes notations : le ' indique une dérivée ?

Posté par
fusionfroide
re : Séries entières 07-03-07 à 17:31

Oui tealc c'est bien ça !

D'accord otto !

j'ai une dernière question :

Je déterminer les valeurs de a pour lesquelles l'intégrale 4$\Bigint_{|z|=1}\frac{dz}{z^2+z+a}, 4$a\in \mathbb{R}/\{\frac{1}{4}\} est bien définie.

Bon j'ai essayé en posant 4$z=exp{it} mais ça ne mène à rien je pense.

Auriez-vous juste un indice, une piste pour démarrer.

Merci

Posté par
tealc
re : Séries entières 07-03-07 à 17:33

cherche à résoudre z²+z+a = e^{it} avec t réel  pour voir quand ca peut exister ^^

Posté par
fusionfroide
re : Séries entières 07-03-07 à 17:34

Pourquoi égal à exp{it} ?

Posté par
otto
re : Séries entières 07-03-07 à 17:35

Parce que tu ne veux pas que ton contour contienne un point singulier pour ton intégrande. (cf cours)

Posté par
fusionfroide
re : Séries entières 07-03-07 à 17:36

On vient juste de commencer les points singuliers

Mais je ne vois toujours pas d'où vient le exp{it} !

Posté par
otto
re : Séries entières 07-03-07 à 17:37

exp(it) parce que ton contour est le cercle unité
Un point est sur le cercle unité si et seulement s'il s'écrit e^(it) pour un certain t réel.

Posté par
fusionfroide
re : Séries entières 07-03-07 à 17:38

D'accord merci

Posté par
fusionfroide
re : Séries entières 07-03-07 à 17:43

Je trouve comme condition a<0

est-ce correct ?

Posté par
fusionfroide
re : Séries entières 07-03-07 à 17:48

?

Posté par
raymond Correcteur
re : Séries entières 07-03-07 à 18:00

Bonjour.

On se demande si z² + z + a = 0
L'équation étant à coefficients réels, les racines z' et z" sont complexes conjuguées.
Le produit z'z" vaut donc a et aussi |z'|².
Si l'on veut que le dénomonateur soit non nul sur le cercle, il faut donc a difféent de 1.

A plus RR.

Posté par
fusionfroide
re : Séries entières 07-03-07 à 18:20

Merci Raymond

je me demande s'il est possible de calculer cette intégrale ?

Si on veut la calculer, quelle est la meilleure méthode ? Poser z=exp{it} puis passer au cosinus et au sinus ?

Merci

Posté par
fusionfroide
re : Séries entières 07-03-07 à 18:25

On peut peut-être tansformer l'intégrande pour pouvoir utiliser la formule de cauchy ?

Posté par
tealc
re : Séries entières 07-03-07 à 18:27

A part la formule de cauchy, je vois pas trop comment tu pourrais faire ...

Posté par
otto
re : Séries entières 07-03-07 à 18:35

Pour éviter la formule de Cauchy, on peut surement faire un développement en fractions partielles et on paramétrises la courbe sur laquelle on intègre.

Posté par
fusionfroide
re : Séries entières 07-03-07 à 18:37

Bah comment veux-tu faire tealc avec la formule de Cauchy ?

Je n'arrive pas à tranformer l'intégrale...

Posté par
raymond Correcteur
re : Séries entières 07-03-07 à 20:15

Peut-être localiser les pôles pour voir s'ils sont à l'intérieur ou à l'extérieur du disque, décomposer en éléments simples et enfin appliquer le th. des résidus.

A plus RR.

Posté par
fusionfroide
re : Séries entières 07-03-07 à 20:22

Dans ce cas je vais attendre un peu car je n'ai pas encore vu les résidus

Posté par
raymond Correcteur
re : Séries entières 07-03-07 à 22:55

Rebonsoir.

Tout à l'heure, je n'ai traité qu'une partie des cas possibles. Je reprends donc à la base.
Pour que cette intégrale ait un sens, il faut que z² + z + a ne s'annule pas sur le cercle de centre O de rayon 1, que je nommerai (C).

I - Résolution z² + z + a = 0
= 1 - 4a.

1°) si a < 1/4, deux racines réelles distinctes.
z² + z + a s'annule sur le cercle ssi z = 1 ou z = -1.
¤ z = 1 => a = -2
¤ z = -1 => a = 0

2°) si a > 1/4, deux racines complexes conjuguées z' et z". Leur produit vaut a, mais aussi |z'|² et |z"|².
Si l'on veut que z' (donc z" aussi) soit sur (C), il faut et suffit que a = 1.

Conclusion : l'intégrale existe ssi a distinct de -2 , 0 , 1 (et de 1/4 par hypothèse)
On suppose cette condition réalisée dans la suite.

II - Etude de l'intégrale

Comme a distinct de 1/4 les racines sont donc distinctes. On a alors :

3$\textrm f(z) = \frac{1}{z^2 + z + 1} = \frac{A'}{z - z'} + \frac{A''}{z - z''} \ A' = \frac{1}{2z' + 1} \ A'' = \frac{1}{2z'' + 1}

1°) a > 1/4

Les racines sont complexes conjuguées. Comme le module (commun) aux deux racines est : a, nous allons considérer la position de ces racines par rapport à (C).
¤ 1/4 < a < 1. z' et z" intérieures à (C). Il faut faire appel à l'indice.
L'intégrale vaut I = 2i.A' + 2i.A" = 2i(A' + A") = 0
¤ a > 1. z' et z" sont extérieures à (C), donc I = 0.

2°) a < 1/4.

Si les racines (réelles) z' et z" sont toutes deux simultanément à l'intérieur ou à l'extérieur de (C), le raisonnement de 1°) s'applique et I = 0.
Cherchons comment elles se positionnent par rapport à -1 et +1.
Calculons les valeur de P(z) = z² + z + a en -1 et en +1 : P(-1) = a et P(1) = 2 + a. Selon les signes de ces deux résultats on en déduit que :
a) a < -2 => z' < -1 < 1 < z"
b) -2 < a < 0 => z' < -1 < z" < 1
c) 0 < a < 1/4 => -1 < z' < z" < 1

Dans les cas a) et c), I = 0
Reste le cas b) : I = 2iA" = \frac{2i\pi}{\sqrt{1-4a}}

Conclusion : si -2 < a < 0, alors : I = \frac{2i\pi}{\sqrt{1-4a}}, sinon, I = 0

J'espère avoir vu juste.

A plus RR.

Posté par
fusionfroide
re : Séries entières 08-03-07 à 00:02

Tout d'abord merci raymond !

bien que je débute dans ce domaine, je pense avoir saisi l'essentiel.

Cependant, lorsuqe tu dis :

Citation :
a > 1. z' et z" sont extérieures à (C), donc I = 0.


tu utilises ici le théorème de Cauchy, non ? à savoir que l'on intégre sur un lacet intérieur à ??? (là je ne vois pas trop)

Posté par
tealc
re : Séries entières 08-03-07 à 00:03

SI z' et z'' sont extèrieurs aux domaines, la fonction est holomorphe sur le domaine, et on sait que l'intégrale d'une fonction holomorphe sur un cycle est nulle

Posté par
fusionfroide
re : Séries entières 08-03-07 à 00:03

merci tealc

Posté par
fusionfroide
re : Séries entières 08-03-07 à 00:06

Tiens ya truc qui me bloque dans cette intégrale

\Bigint_0^{2\pi}\frac{dx}{5-3cos(x)}

Je pose t=tan(\frac{x}{2}) mais il y a un problème pour les bornes non ?

Merco

Posté par
tealc
re : Séries entières 08-03-07 à 00:09

Euh oui tu peux pas poser tan(x/2) comme ca puisque la tan n'est pas définit en kpi/2

Nan pose  t=cos x

Posté par
otto
re : Séries entières 08-03-07 à 00:15

Sinon, une bonne méthode serait de poser cos(x)=1/2(z+1/z) et de calculer une intégrale de contour, et avec quelques tours de passe passe, on arrivera au résultat.
a+

Posté par
fusionfroide
re : Séries entières 08-03-07 à 00:19

Merci



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