Résolution d'équation série = intégrale avec complexes

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Blackyu
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Résolution d'équation série = intégrale avec complexes

par Blackyu » 22 Jan 2019, 20:39

Bonjour à tous,

Je ne suis qu'en Terminale S, mais, pris de curiosité, je me suis intéressé à la zeta de Riemann et, éventuellement, aux séries et intégrales complexes en général.
Après quelques calculs sur un problème que je me suis donné, j'arrive à une équation entre une intégrale et une série qui n'est pas de mon niveau...



est un complexe de partie réelle strictement comprise entre 0 et 1, par conséquent la série et l'intégrale sont divergentes.

EDIT : Ce n'était pas très clair car je ne l'ai pas précisé, mais cette équation ne semble être vraie que pour certains valeurs de , c'est pourquoi je voulais savoir s'il était possible de résoudre cette équation pour .

Je conçois qu'au niveau de Terminale, je n'ai pas à fourrer mon nez là-dedans, mais toute aide à la résolution (si elle est possible) serait la bienvenue !
Modifié en dernier par Blackyu le 22 Jan 2019, 23:36, modifié 2 fois.



aviateur
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Re: Résolution d'équation série = intégrale avec complexes

par aviateur » 22 Jan 2019, 21:18

Bonjour
Vouloir faire des choses qui dépassent le niveau de terminale, pourquoi pas. Mais écrire des phrases qui n'ont pas de sens.!! Alors tu peux abandonner.
Comme par exemple je sais que " blabla....." !!!

Blackyu
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Re: Résolution d'équation série = intégrale avec complexes

par Blackyu » 22 Jan 2019, 21:44

Cette affirmation n'avait aucun sens ? Il me semblait avoir vérifié. Je vais la retirer pour être sûr.
Ceci mis à part, est-ce qu'il y aurait un moyen de progresser dans la résolution d'une telle équation ?

mathelot

Re: Résolution d'équation série = intégrale avec complexes

par mathelot » 22 Jan 2019, 22:37

laisse tomber la fonction zeta, c'est beaucoup trop difficile pour toi.

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Re: Résolution d'équation série = intégrale avec complexes

par Blackyu » 22 Jan 2019, 22:58

Ah, très bien. Au moins ça a le mérite d'être honnête.

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Re: Résolution d'équation série = intégrale avec complexes

par Lostounet » 22 Jan 2019, 23:24

Blackyu a écrit:Cette affirmation n'avait aucun sens ? Il me semblait avoir vérifié. Je vais la retirer pour être sûr.
Ceci mis à part, est-ce qu'il y aurait un moyen de progresser dans la résolution d'une telle équation ?


Salut,
Une intégrale est un nombre (quand elle existe).
La somme d'une série est un nombre aussi (quand elle converge)

Donc dire que deux nombres sont égaux (à supposer qu'ils existent) n'est pas une équation... Que serait l'inconnue que tu cherches? Le "s"

Le souci majeur c'est pas que ce n'est pas de ton niveau mais ces objets ne sont pas toujours définis (du moins pas comme tu te les représentes intuitivement).

C'est quoi la somme de gauche quand s=1/2 ?
Et que vaut l'integrale de droite lorsque s=1/2?
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Re: Résolution d'équation série = intégrale avec complexes

par Blackyu » 22 Jan 2019, 23:34

Ah, j'aurais peut-être dû le préciser.
En fait, l'équation que j'ai posée semble n'être vraie que pour certaines valeurs de s.
Du coup, j'essaie de savoir s'il est possible de trouver les valeurs de s pour lesquelles cette somme et cette intégrale sont égales.
C'est encore plus compliqué sachant que les deux membres tendent vers l'infini, je ne sais pas trop comment m'y prendre.

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Re: Résolution d'équation série = intégrale avec complexes

par Lostounet » 22 Jan 2019, 23:38

Blackyu a écrit:Ah, j'aurais peut-être dû le préciser.
En fait, l'équation que j'ai posée semble n'être vraie que pour certaines valeurs de s.
Du coup, j'essaie de savoir s'il est possible de trouver les valeurs de s pour lesquelles cette somme et cette intégrale sont égales.
C'est encore plus compliqué sachant que les deux membres tendent vers l'infini, je ne sais pas trop comment m'y prendre.


Pourrais tu me donner quelques exemples de valeurs de s pour lesquelles c'est possible? Et d'autres pour lesquelles ce n'est pas possible. Prenons s réel déjà.
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Re: Résolution d'équation série = intégrale avec complexes

par Blackyu » 22 Jan 2019, 23:54

Il y en a peut-être d'autres, mais j'ai essayé avec les approximations des zéros non-triviaux de la zeta de Riemann (notamment le premier, s 0.5 + 14.13472514i), et les résultats semblent en accord (c'est très expérimental, donc il y a des imprécisions qui pourraient fausser).
Pendant ce temps, des valeurs arbitraires aléatoires (j'ai testé 2, 3, 0.5, -2, π, 3+2i et exp(8)) ne semblent pas donner le résultat voulu.

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Re: Résolution d'équation série = intégrale avec complexes

par Lostounet » 22 Jan 2019, 23:58

Blackyu a écrit:Il y en a peut-être d'autres, mais j'ai essayé avec les approximations des zéros non-triviaux de la zeta de Riemann (notamment le premier, s 0.5 + 14.13472514i), et les résultats semblent en accord (c'est très expérimental, donc il y a des imprécisions qui pourraient fausser).
Pendant ce temps, des valeurs arbitraires aléatoires (j'ai testé 2, 3, 0.5, -2, π, 3+2i et exp(8)) ne semblent pas donner le résultat voulu.



Et l'intégrale à droite comment tu la calcules pour
s=0.5 + 14.13472514i ? Pourquoi vaut-elle zéro en ce s ?
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Re: Résolution d'équation série = intégrale avec complexes

par Blackyu » 23 Jan 2019, 00:45

C'est là le problème, cette intégrale ne vaut pas zéro.
Je crois qu'il est impossible de remplacer la somme par la fonction zeta, car 0<Re(s)<1. Dans ce cas-là, en plus de n'être exploitable que lorsque Re(s)>1, la forme de sommation des inverses de la zeta de Riemann ne serait valable que pour Re(s)>1. Si la substitution de cette somme par ζ(s) était permise, alors cette équation n'aurait pas de solution selon les procédés que j'ai employés.
Pour calculer cette intégrale, j'ai essayé de dériver à partir de la forme développée des puissances complexes (que l'on obtient avec quelques changements de formes)

Selon cette formule, il me semble avoir correctement calculé par dérivation de fonctions composées (mais il faut absolument que j'aille revérifier plus rigoureusement), que la dérivée de est égale, par une heureuse coincidence et similairement à des puissances réelles, à
En reprenant notre intégrale de , on la multiplie par et on fait passer le numérateur dans l'intégrale. On cherche alors .
Si on applique la formule de la dérivée de , alors une primitive de serait . On admet que, dans les complexes, on peut aussi calculer une intégrale à l'aide de deux valeurs de la primitive, et on a

On trouve
Soit
Donc, à la fin, on a

C'est ainsi que je calcule cette intégrale.
Mon équation devient donc

Pour vérifier expérimentalement cette équation pour une certaine valeur de s, j'entre alors la différence de ces deux membres en tant que fonction dans ma calculatrice et je vérifie, pour des valeurs de x croissantes, que la différence des deux se rapproche de 0 (ou semble s'en rapprocher, au vu des imprécisions).

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Re: Résolution d'équation série = intégrale avec complexes

par Lostounet » 23 Jan 2019, 14:09

Admettons mais on n'est pas plus avancés que ça:
La limite de gauche tu la calcules comment?

C'est un réel exposant un complexe...
x^(0.5-14i) quand x tend vers l'infini ça tend vers quoi?


D'ailleurs sur l'axe réel la fonction qui à t associe 1/t^s n'est jamais intégrable (sur R+ tout entier).
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Re: Résolution d'équation série = intégrale avec complexes

par Blackyu » 23 Jan 2019, 15:50

En utilisant la formule des exposants complexes, il me semble que les limites des deux expressions sont dans les infinis, c'est pourquoi je ne sais justement pas comment m'y prendre. Ce que cette équation dirait, conceptuellement, c'est que les infinis atteints seraient les mêmes, si ça a du sens.

Ah, ça je n'étais pas au courant, par contre. Dans ce cas-là, ça rend encore plus étrange le fait que cette équation (qui est tirée d'un travail de recherche personnel un peu du même style que la forme de démonstration faite plus haut), qui a pour but d'établir une expression exacte des zéros non-triviaux, semble encore fonctionner avec les bons résultats alors que ma démarche est fausse.

Après, j'étais justement parti de pour en arriver à , et j'ai préféré garder la notation intégrale. Dans ce cas, c'était probablement une erreur de ma part.

Du coup, pour être sûr, je vais dire que

et j'oublie la notation intégrale.

Est-ce qu'il est alors possible de trouver des solutions à

malgré le fait que les deux termes ont leurs limites dans les infinis ?

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Re: Résolution d'équation série = intégrale avec complexes

par Ben314 » 23 Jan 2019, 15:56

Salut,
Blackyu a écrit:Est-ce qu'il est alors possible de trouver des solutions à

malgré le fait que les deux termes ont leurs limites dans les infinis ?
Juste une vague question qui me trotte par la tête.
Visiblement, tu est parfaitement conscient qu'aucun des deux termes de ton égalité n'existe vu que tu écrit toi même qu'ils sont infinis (donc sans la moindre existence).
Dans ta tête, c'est sensé vouloir dire quoi que deux truc qui n'existent pas sont "égaux" ?

Parce que, au cas où (sic), je te rappelle qu'une écriture du style , c'est uniquement un raccourci d'écriture pour dire que l'on peut rendre le réel aussi grand qu'on veut à condition de prendre suffisamment grand. Et qu'en conséquence ce raccourci d'écriture n'a absolument rien à voir avec une "vrai égalité" traduisant que deux nombres (réels ou complexes) sont égaux.
Qui n'entend qu'un son n'entend qu'une sonnerie. Signé : Sonfucius

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Re: Résolution d'équation série = intégrale avec complexes

par Lostounet » 23 Jan 2019, 20:33

Blackyu a écrit:. Ce que cette équation dirait, conceptuellement, c'est que les infinis atteints seraient les mêmes, si ça a du sens.

?

Non ça n'a aucun sens...

Bon désolé mais il y a trop de choses qui ne vont pas...
C'est bien d'avoir une intuition mais là il faut savoir que ce ne sont plus trop des maths ...
En tout cas j'espère que tu reviendras là-dessus dans qqs années et tu comprendras :)
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Blackyu
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Re: Résolution d'équation série = intégrale avec complexes

par Blackyu » 23 Jan 2019, 23:20

D'accord, merci d'avoir eu la patience de me faire part de mes erreurs.
Je vais essayer de changer la direction de mes recherches afin de mieux saisir ce que je veux trouver et me servir de mes intuitions dans un cadre plus formel qu'expérimental.
Merci et bonne soirée !

LB2
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Re: Résolution d'équation série = intégrale avec complexes

par LB2 » 24 Jan 2019, 02:12

Sinon,

pour donner un exemple davantage à ton niveau où la "comparaison série intégrale" est fructueuse, tu peux regarder ici :

http://gilles.dubois10.free.fr/analyse_ ... aison.html

LB2
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Re: Résolution d'équation série = intégrale avec complexes

par LB2 » 24 Jan 2019, 02:15

et pour lire des choses vraies et intéressantes au sujet de la fonction zeta (mais c'est très difficile),

c'est par exemple ici :

https://terrytao.wordpress.com/2010/04/ ... tinuation/

Blackyu
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Re: Résolution d'équation série = intégrale avec complexes

par Blackyu » 24 Jan 2019, 19:25

D'accord, merci pour les liens utiles !

 

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