da Euclidino » 17/11/2018, 15:23
L'integrale \(\int_0^1\frac{ \ln(x^2+2\cos(\theta)x+1)}{x} {\rm d}x \) può essere calcolato in due modi diversi.
Primo modo : sviluppare \(\frac{\ln(x^2+2\cos(\theta)x+1)}{x} = \frac{\ln(1+xe^{i\theta})+\ln(1+xe^{-i\theta})}{x}\) in una serie di potenze \(2 \sum_{n=1}^\infty (-1)^{n-1} \frac{x^{n-1}}{n} \cos(n\theta)\). Verificare le ipotesi da cambiare \(\int_0^1 \sum_{n=1}^\infty\) in \(\sum_{n=1}^\infty \int_0^1\). Riconoscere nel risultato finale ottenuto lo sviluppo della funzione \(\theta \in [-\pi,\pi] \to \frac{\pi^2-3\theta^2}{6}\) in une serie di Fourier.
Secondo modo : considerare la funzione \(f : \theta \in ]-\pi, \pi[ \to \int_0^1\frac{ \ln(x^2+2\cos(\theta)x+1)}{x} {\rm d}x\). Verificare le ipotesi da derivarla. \(f'(\theta) = \int_0^1 \frac{\partial}{\partial \theta} \frac{ \ln(x^2+2\cos(\theta)x+1)}{x} {\rm d}x\). Allora, Possiamo calcolare \(f'(\theta)\) abbastanza facilmente et trovare \(f'(\theta) = -\theta\). Quidi, \(f(\theta) = f(0) - \frac{\theta^2}{2}\). Possiamo calcolare \(f(0)\) quasi come nel primo modo ma più facilmente. Sviluppare \(\frac{\ln(x+1)}{x}\) in una serie di potenze , verificare le ipotesi da cambiare \(\int_0^1 \sum_{n=1}^\infty\) in \(\sum_{n=1}^\infty \int_0^1\). Riconoscere la serie finale.