Problème d'intégrale

Bonjour à tous, j'ai un problème avec cette intégrale

A=inte(0,infini) ln(x) / (x^2+1)^2 dx

Je pose f(z)=(ln(z))^2/(1+Z^2)^2
Je trouve que f admet comme pôles i et -i
Je veux maintenant calculer le Res(f,i) et res (f,-i) je bloque pour ce calcul je trouve toujours un zéro au dénominateur.

Pouvez-vous m'aider svp
Merci

Réponses

  • i et -i sont des pôles doubles. Tu dois bloquer parce que tu utilises la formule pour les pôles simples. Applique une formule pour un pôle double...
  • On a tout simplement :
    \[f(z) = \frac{\log^2 z}{(z+i)^2}\frac{1}{(z-i)^2}\]
    et le résidu de \(f\) au pole \(i\) est le coefficient de \(z-i\) dans le développement de Taylor de \(g(z) = \frac{\log^2 z}{(z+i)^2}\) au voisinage de \(i\), c'est-à-dire \(g'(i)\).
    Le calcul de \(g'\) n'est pas difficile... mais quelle est la détermination du logarithme à utiliser ?
  • La détermination principale vu que arg(z) et entre -pi/2 pi/2
  • M.gb

    Je trouve pour Res(f;i)= -pi/4+(pi^2/16) i et donc pour -i je prends je conjugué mais le problème quand j'applique le théorème des résidus mon intégrale vaut
    -i pi et je dois trouver pi/4
  • Chers amis,

    cette integrale est facile a trouver en utilisant un contour dit "serrure", dont voici un image:

    11890
  • Rien à dire c'est clair et précis, moi ce qui me bloquait, c'était le dessin, je ne le voyais pas du tout ainsi. (tu)
    Je te remercie Marko
  • bonsoir

    je confirme le résultat égal à -pi/4 pour l'intégrale de Moustache
    je propose une solution très classique basée sur les développements en série:

    on coupe l'intervalle d'intégration en [0;1] et [1;oo[
    et sur la seconde intégrale on opère le changement de variable t = 1/u il vient

    intégrale de 0 à 1 de (1-u²).lnu.du/(1+u²)²

    or on connaît le développement : 1/(1+u²)² = 1 - 2u² + 3u^4 -.......
    si on multiplie chaque membre de l'expression par (1-u²) il vient:

    (1-u²)/(1+u²)² = 1 - 3u² + 5u^4 - 7u^6 + 9u^8 -.......

    on multiplie par lnu et on intègre terme à terme de 0 à 1
    sachant que intégrale de 0 à 1 de u^n.lnu.du = -1/(n+1)² il vient:

    intégrale de 0 à 1 de (1-u²)lnu.du/(1+u²)² = -1 + 1/2 - 1/3 + 1/4 -.......
    série numérique égale à -pi/4

    cordialement
  • Hi, I'm sorry, I have to write on English, I don't know French. I have problem with integral x^p/((x^2+1)(x+1)^2) dx from x=0 to infinity and -1<p<3
  • is it:

    $$ \int_{0}^{+\infty} \; \dfrac{x^p}{(x^2+1)({(x+1)}^2} \; \mathrm dx $$ ?

    This can be obtained using the residue theorem...

    Bon courage
    A demon  wind propelled me east of the sun
  • First recall that for $a,b>0$ one has $\frac{\Gamma(a)\Gamma(b)}{\Gamma(a+b)}=B(a,b)=\int_0^{\infty}\frac{x^{a-1}dx}{(1+x)^{a+b}}$ and the complement formula $B(a,1-a)=\pi/\sin \pi a.$ Now use expansion in partial fractions for writing with $p=a-1$ and $0<a<4$
    $$2I=2\int_0^{\infty}\frac{x^{a-1}dx}{(1+x)^{2}(1+x^2)}=\int_0^{\infty}\left(\frac{x^{a-1}}{(1+x)^{2}}+\frac{x^{a-1}}{1+x}-\frac{x^{a}}{1+x^2}\right)dx.$$If $0<a<1$ we use $\int_0^{\infty}\frac{x^{a}}{1+x^2}dx=\frac{1}{2}\int_0^{\infty}\frac{u^{(a-1)/2}}{1+u}du=\frac{1}{2}B((1+a)/2,(1-a)/2)$ and we get (up to some mistakes of my own)
    $$2I=B(a,2-a)+B(a,1-a)-\frac{1}{2}B((1+a)/2,(1-a)/2)=\frac{(2-a)\pi}{\sin \pi a}-\frac{\pi}{2\cos \pi a/2}.$$ For $1\leq a<4$ careful integrations by parts seem necessary in order to get again converging Eulerian integrals...
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