Zeta(2) et pi

Réponses à toutes vos questions de la 2nde à la Terminale toutes séries
Anonyme

zeta(2) et pi

par Anonyme » 12 Juil 2010, 09:24

Bonjour,

Je regardais un peu le recueil de Zweig (Concours général ) et je me suis arrêté a l’exercice 2.1 celui ou l'on calcule . J'ai pas encore commence l'exo mais deja je me pose des questions:

Qu'est ce qui a poussé celui qui a découvert la méthode d’étudier ce polynôme en ? Je ne peux pas concevoir que ce polynôme soit tombe la par hasard.

La seule explication que je pourrais donné avec mon bagage c'est que celui qui a découvert la démarche ne cherchais pas a répondre au probleme initial ( convergence de zeta(2) ) mais plutôt il voulais etudier ce polynôme et coup de chance il arrive il trouve que ce qu'il a fait a un rapport avec pi , zeta(2) ...

Qu'en pensez vous ?



Zweig
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par Zweig » 12 Juil 2010, 10:40

Je me suis posé la même question et je n'ai pas trouvé de réponses de mon côté ...

mathelot

par mathelot » 12 Juil 2010, 11:18

bonjour,

le fait est très célèbre: Euler a appliqué un résultat sur la somme
des racines d'un polynôme qui donne un certain coefficient
à une série entière.

Quand à la fonction cotangente, elle apparait "naturellement", je sais pas trop
pourquoi, peut être que
est une fonction méromorphe avec des pôles aux valeurs entières
qui se prête bien aux calculs de résidus (??)

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Ben314
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par Ben314 » 12 Juil 2010, 12:02

Historiquement parlant, c'est effectivement comme cela qu'Euler à procédé aprés que bien d'autres "grands" (Leibniz, les Bernoulli, Stirling, ...) se soit cassés les dents sur la formule et il n'en était pas peu fier ("si un seul de mes travaux doit être conservé, que ce soit celui-ci")

Sauf que c'était en 1735 et qu'on est en 2010... Les maths on légèrement progressées depuis et on connait des dizaines de méthode donnant la somme des Zéta(2k) dont en particulier un théorème trés général (et trés peu calculatoire) de la théorie des fonction de la variable complexe qui dit comment trouver la somme pour n dans Z des P(n)/Q(n) où P et Q sont deux polynômes.
Une application immédiate (une ligne) donne que Zéta(2k) correspond au 2k-ième coefficient du développement de cotan(z) en 0, c'est à dire au 2k-ième coefficient obtenu lorsque l'on fait la division polynômiale de
cos(z)=1-z²/2!+z^4/4!-z^6/6!... par
sin(z)=z-z^3/3!+z^5/5!-z^7/7!...
On trouve aussi les valeurs en quelques lignes en utilisant les séries de Fourrier.
Perso, la méthode qui me parrait la plus naturelle si "on ne sait rien" est d'écrire la série génératrice f(Z)=somme(zéta(2k)Z^2k,k>=1) et de constater au bout de 2/3 lignes que cela correspond à étudier une fonction 1-périodique qui tend vers +oo en 0 et vaut 0 en 1/2 ce qui,évidement, fait fortement penser à la fonction cotan(pi.z) [mais la preuve que c'est bien elle n'est pas complètement évidente]

Tout ça pour dire qu'à mon avis, l'intérêt de la méthode d'Euler me semble principalement historique.

Pour répondre à Mathelot, la fonction texto ne se prète pas super bien au théorème des résiduts car, les pôles sont bien les entiers, mais le résidut en un entier n dépend de la parité de n (la fonction est 2-périodique).
Il est donc plus malin d'utiliser qui elle est 1-périodique.
Qui n'entend qu'un son n'entend qu'une sonnerie. Signé : Sonfucius

Anonyme

par Anonyme » 12 Juil 2010, 13:02

Merci a vous !

mathelot a écrit:bonjour,

le fait est très célèbre: Euler a appliqué un résultat sur la somme
des racines d'un polynôme qui donne un certain coefficient
à une série entière.


Désole mais j'ai pas compris pourrais tu développé un peu ? Ça m’intéresse fortement ..

Zweig
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par Zweig » 12 Juil 2010, 13:09


mathelot

par mathelot » 12 Juil 2010, 14:37

Ben314 a écrit:Sauf que c'était en 1735 et qu'on est en 2010... Les maths on légèrement progressées depuis et on connait des dizaines de méthode donnant la somme des Zéta(2k) dont en particulier un théorème trés général (et trés peu calculatoire) de la théorie des fonction de la variable complexe qui dit comment trouver la somme pour n dans Z des P(n)/Q(n) où P et Q sont deux polynômes.



Tu as sûrement raison, mais à l'époque, personne voyait la formule...
personnellement, je suis convaincu qu'il y a une formule pour , le hic c'est que personne ne la trouve. On est donc dans la même
situation qu'en 1735 :we:

Zweig
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par Zweig » 12 Juil 2010, 14:38

Une formule pour , on en a une, mais elle n'est pas très exploitable ...

Anonyme

par Anonyme » 12 Juil 2010, 16:04

Merci Zweig pour le lien. J'ai compris l’idée mais je ne vois pas le rapport avec le polynôme de ton TD :mur:

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