Exercice résidu en l'infini
Bonjour,
Cela peut paraître stupide mais j'ai réussi toutes les questions de cet exercice (pièces jointes) sauf la dernière, où il s'agit d'appliquer les résultats à la fonction $f(z) = z^n$. J'ai essayé trois choses pour calculer le résidu en l'infini de la fonction $g(z) = f(z)Log(\frac{z-a}{z-b} )$ :
1) $\frac{-1}{z^2}g(\frac{1}{z})$ a un pôle d'ordre $n$ en 0, donc par la formule générale $ Res( \infty, g ) = Res( 0, \frac{-1}{z^2}g(\frac{1}{z}) ) $ $ = \lim_{ z \to 0}( \frac{z^n}{(n-1)!}( \frac{-1}{z^2}g(\frac{1}{z})))^{(n-1)} $
2) En developpent $ \frac{-1}{z^2}g(\frac{1}{z}) $ sous forme d'une série de Laurent sur la couronne $D(0,\frac{1}{R} )$ privé de $0$, il ne reste alors qu'à récupérer $a_{-1} = Res( \infty, g )$
3) En calculant directement l'intégrale $\frac{-1}{2i\pi}\int_{C(0,R)}g(z)dz = Res( \infty,g)$, cf question (4)
Dans tout les cas je n'arrive pas à aboutir. Si vous pouviez m'orienter ( sans donner la solution si possible ... )
Merci
Cela peut paraître stupide mais j'ai réussi toutes les questions de cet exercice (pièces jointes) sauf la dernière, où il s'agit d'appliquer les résultats à la fonction $f(z) = z^n$. J'ai essayé trois choses pour calculer le résidu en l'infini de la fonction $g(z) = f(z)Log(\frac{z-a}{z-b} )$ :
1) $\frac{-1}{z^2}g(\frac{1}{z})$ a un pôle d'ordre $n$ en 0, donc par la formule générale $ Res( \infty, g ) = Res( 0, \frac{-1}{z^2}g(\frac{1}{z}) ) $ $ = \lim_{ z \to 0}( \frac{z^n}{(n-1)!}( \frac{-1}{z^2}g(\frac{1}{z})))^{(n-1)} $
2) En developpent $ \frac{-1}{z^2}g(\frac{1}{z}) $ sous forme d'une série de Laurent sur la couronne $D(0,\frac{1}{R} )$ privé de $0$, il ne reste alors qu'à récupérer $a_{-1} = Res( \infty, g )$
3) En calculant directement l'intégrale $\frac{-1}{2i\pi}\int_{C(0,R)}g(z)dz = Res( \infty,g)$, cf question (4)
Dans tout les cas je n'arrive pas à aboutir. Si vous pouviez m'orienter ( sans donner la solution si possible ... )
Merci
Réponses
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Bonjour,
Ne rien calculer. Lire les résultats des premières questions. Application immédiate. -
A priori on demande de vérifier la formule à $z^n$, i.e montrer que $\int_{a}x^ndx = -Res(g,\infty)$. Sans calculer $ Res(g,\infty) $, je vois pas comment faire ...
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Bon a priori en admettant que $Log(\frac{1-az}{1-bz} )= Log( 1-az) - Log(1-bz)$, je trouve le résultat en développant $\frac{-1}{z^2}g(\frac{1}{z})$ en série de Laurent.
Mais on m'a répété et répété que la formule $Log(x/y) = Log(x) - Log(y) $ n'est pas vrai sur les complexes, donc ça doit sûrement pas être possible ... -
Ou peut-être que c'est possible.
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La transformation de $\frac{z-a}{z-b}$ en $\frac{1-za}{1-zb}$ est sous contrôle ? Tu as posé successivement $u=1/z$ puis $z=u$ ou bien tu t'es planté ?
La formule que tu décris n'est pas vraie en général mais elle l'est quand $x$ et $y$ sont dans un voisinage convenable de $1$. Saurais-tu le justifier, au moins pour $x=1-az$ et $y=1-bz$ ? Indication : en utilisant la formule pour $z$ réel, exhiber une fonction holomorphe constante sur un intervalle de $\R$. -
Si $h(z) = Log(\frac{z-a}{z-b})$ alors $h(\frac{1}{z}) = Log(\frac{1-az}{1-bz})$. C'est de là que ça vient. Je cherche la suite. Merci
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La fonction holomorphe $Log(\frac{1-az}{1-bz}) - (Log(1-az) - Log(1-bz))$ est bien définie pour $|z| < \frac{1}{Max(|a|,|b|)} $ et constante ( = 0 ) sur l'intervalle réél $[0, \frac{1}{Max(|a|,|b|)} [$. On déduit par principe des zéros isolés qu'elle est identiquement nulle sur $D(0, \frac{1}{Max(|a|,|b|)} ) $, d'où le résultat ???
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Du coup étant donné que je développe la fonction $\frac{-1}{z^{n+2}}Log(\frac{1-az}{1-bz}) $ en Laurent sur la couronne $D(0,\frac{1}{R'})$ privé de $0$, l'identité précédente est valable ( quitte à rétrécir le rayon de D ), donc $\frac{-1}{z^{n+2}}Log(\frac{1-az}{1-bz}) = \sum \limits_{1}^{\infty} (\frac{a^k-b^k}{k})z^{k-(n+2)}$ , d'où le résultat ?
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Ça me va. (Pas la peine de diminuer le rayon du disque, tu n'as fait que diviser par une puissance fixe de $z$, ni de mettre une cédille à rétrécir.)
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Merci pour ton aide.
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Avec plaisir.
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Je reviens juste pour une précision. Si je reprends l'idée, $Log$ désignant toujours la détermination principale du logarithme ( avec argument dans $]-\pi;\pi[$ ), alors l'égalité $Log(xy) = Log(x) + Log(y)$ est valable sur n'importe quel domaine $U$ ouvert n'intersectant pas $\mathbb{R}_{-}$ tel que $\forall x,y\in U, xy \notin \mathbb{R}_{-}$ ??
Mais alors si c'est vrai comment le démontrer, puisque un tel domaine $U$ peut ne pas intersecter l'axe réel, et la démonstration faite plus haut n'est plus faisable ? A moins de prolonger le domaine de la fonction pour avoir une intersection avec un intervalle réel et pouvoir faire le raisonnement suivant ( je tente ma chance ):
Soit $y$ fixé appartenant à $U$ domaine ouvert connexe de $\mathbb{C}$ n'intersectant pas $\mathbb{R}_{-}$, contenant un intervalle non réduit à un point de $\mathbb{R}_{+}$ et tel que $\forall x \in U, xy \notin \mathbb{R}_{-} $. Alors la fonction $f(x) = Log(xy) -( Log(x) + Log(y) ) $ est définie holomorphe sur $U$ et constante égale ( = 0 ) sur $\mathbb{R}_{+}\cap U$, donc par principe des zéros isolés, on a l'égalité sur tout $U$.
Bon ça fait beaucoup de conditions sur $U$, mais pour moi c'est bon. Du coup si maintenant j'ai un domaine $U$ vérifiant les mêmes hypothèses sauf celle d'intersecter un intervalle de $\mathbb{R}_{+}$, il me semble assez évident qu'on peut toujours prolonger la fonction $f$ sur un domaine $U'$ intersectant $\mathbb{R}_{+}$, et donc obtenir le théorème suivant via l'unicité du prolongement analytique:
Soit $U$ domaine ouvert connexe de $\mathbb{C}$ n'intersectant pas $\mathbb{R}_{-}$ et tel que $\forall x,y \in U, xy \notin \mathbb{R}_{-} $. Alors $ Log(xy) = ( Log(x) + Log(y) ), \forall x,y \in U $.
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Bonjour!
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