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Integrale di portata superiore

  

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Ho questo integrale, letto su altro forum.

S_[0, +oo]  sin (x) / (e^x - 1) dx.

So che converge perché l'integrando non é singolare né a 0+ ( il limite vale 1 )

né a +oo ( il limite vale ovviamente 0 ). 

Sospetto fortemente che le primitive non siano esprimibili elementarmente perché Wolfram 

dà una funzione speciale con 4 argomenti, prima di fornire il risultato numerico, che é 

1/2 * ( pi cotgh (pi) - 1 ) = 1.07667...

Per cui immagino che si debba svolgere con i residui. 

Magari scrivendolo come   Im [ e^(iz)/(e^z - 1) ].

Anche usando altri metodi, e solo per curiosità, qualcuno saprebbe farmi vedere i passaggi,  devo aspettare che qualche mostro sacro dell'altro forum lo risolva ? 

Grazie. Non c'é una scadenza, é solo curiosità.

Autore

Ho trovato il modo di convertirlo in una serie usando le trasformate di Laplace ma non riesco a fare di meglio.

4 Risposte



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ho trovato forse una strada per il risultato

qui sotto nella foto c'è un tentativo.

IMG 20220902 150445

non è completo poichè il risultato non mi viene esatto. ho cercato di manipolare le due serie in fondo al foglio per ottenere la serie alternante scritta prima.

La serie mi viene......ma non il risultato che viene circa la metà.

ovviamente non ho tenuto conto dei problemi di scambio tra sommatoria e integrale e altre cose.

Cmq in ogni caso voglio provare a dare il mio contributo.

se qualcuno può dare un'occhiata.......

 



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Ricambio la curiosità: metti un link verso l'altro forum? Grazie.
Io sono un utente ossessivo del calcolo simbolico di WolframAlpha, e ne accetto fiduciosamente i risultati; se dice che ci vuole l'ipergeometrica di Gauss allora è inutile "sospettare fortemente" la non elementare integrabilità: è così e basta e per "vedere i passaggi" dovresti sviluppare quanto illustrato al link https://mathworld.wolfram.com/HypergeometricFunction.html cosa che, a occhio, non sembra da singola risposta qui.
Come ulteriore curiosità: se "qualche mostro sacro dell'altro forum" sviluppa i passaggi, ce lo segnali?
La mia ipotesi (a naso, non ci ho provato!) è che la serie ipergeometrica nasca da qualche ricorrenza ciclica che vien fuori da successive integrazioni per parti; nel 1958/59 il Ch.mo Prof. Gaetano Fichera ci fece una lunga lezione sull'argomento, ma poi la Maria Giovanna Platone Garroni (l'assistente del mio gruppo) non sviluppò l'argomento che non ricomparve nemmeno nelle successive sessioni d'esame; perciò è una cosa che ho lasciato cadere da più di sessant'anni.
Ultima noterella: "Magari scrivendolo come Im [ e^(iz)/(e^z - 1) ]" otterresti tutt'altro.
Vedi il paragrafo "Alternate form assuming x and y are real" al link
http://www.wolframalpha.com/input?i=Im%5Be%5E%28i*%28x%2Bi*y%29%29%2F%28e%5E%28x%2Bi*y%29-1%29%5D

@exprof il link é

https://it.quora.com/Come-risolveresti-int_-0-infty-frac-sen-x-e-x-1-dx/answer/Esenio-Vriani?__filter__=all&__nsrc__=notif_page&__sncid__=30689603571&__snid3__=41437836833

Dico la verità, la conversione in una serie mi avrebbe più che soddisfatto.

L'avrei considerata addirittura brillante, se non fosse per il fatto che Wolfram insiste a scrivere il risultato come 1/2 * ( pi * cotgh(pi) - 1 ) come se avesse adottato una risoluzione finita.

@exprof Perfetto, grazie. La prima parte é uguale alla mia, e mi sto studiando il resto.

@exprof

INTEGRALE

 

Se qualcuno (spero...)ha avuto la pazienza di leggere, noterà che i risultati non combaciano.

Il mio risultato è 0.57667...mentre quello reale è 1.07667.....

Volevo un po' soffermarmi sul metodo che ho utilizzato.

La serie alternante di Z(2k) che ho trovato non è una serie convergente, ma nemmeno è divergente in quanto il suo reale valore oscilla tra due numeri, 0.57667 e 1.57667 cioè di più o meno un punto ad ogni passo. Quindi possiede un limite minimo e un limite massimo.

La serie è ricavabile tramite le due serie S1 e S2 poste in fondo.

Se si esegue S1 - 2S2 si ottiene la serie alternata

 

In questo Pdf a pagina 16 c'è scritto qualcosa sulla serie alternante Z(2K) che da come risultato appunto 0.57667.....da PariGp. Ma è evidente che la serie non possiede un unico limite. Quindi penso ci sia qualcosa che non va dal punto di vista matematico.

Vorrei comunque spendere due parole, non proprio matematicamente esatte però secondo me interessanti. La somma della serie alternata è scrivibile in questo modo:

0.57667...+SUM(-1)^k con k che parte da 0 a infinito

0.57557 +1-1+1-1+1+.......

La serie +1-1+1-1+1-........ ha somma 1 oppure 0

La prima spiegazione che voglio dare non è mia ma di Bernoulli

Spiega poichè l'infinito non essendo ne pari ne dispari, non c'è nessun motivo per pensare che la somma sia 1 oppure 0. Dal calcolo delle probabilità si trova che la somma è:

(1+0)/2 = 1/2

Questa cosa che dice Bernoulli si trova nel libro "matematica dilettevole e curiosa" l'ho riassunto un po'.

Il fatto è che 0.57667 + 0.5 = 1.07667... proprio come l'integrale originario.

UN'altra spiegazione più matematica è che la somma può essere scritta:

image

 oppure

image

Siccome S = 1-S  risulta che S = 1/2. 

quest'ultimo passaggio basta cercare "Serie di Grandi" su wikipedia

in ogni caso l'integrale risulta 1.07667........

 



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.....Ho capito l'errore che c'è nel foglio. la sommatoria alternante deve cominciare da 0 e non da 1 essendo presa dal polinomio di taylor.

senza quel pezzo mi veniva circa 0.576....ma aggiungendo Z(0) = -0.5 il quale va invertito di segno perchè è una serie alternata viene esattamente 1.076...proprio come diceva EidosM..

Se a qualcuno interessa posso scriverla completamente e...magari in modo più ordinato.

@fabio1974 Se puoi postalo 😉



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Utilizzando il metodo di Feynman?

@fabio1974 Come funzione ausiliaria G(t) quale potremmo usare ?



Risposta
SOS Matematica

4.6
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