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> Propuesto 16, Demostración
Jean Renard Gran...
mensaje Mar 21 2008, 03:29 PM
Publicado: #1


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Mensaje modificado por neo shykerex el Mar 21 2008, 11:03 PM


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PaulRS
mensaje May 22 2008, 09:37 AM
Publicado: #2


Doctor en Matemáticas
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TEX: $$<br />\begin{gathered}<br />  {\text{Sea }}f\left( z \right) = \frac{{e^{x \cdot z} }}<br />{{z^{n + 1} }}{\text{ demostraremos primero que: res}}_{z = 0} f\left( z \right) = 2\pi  \cdot i \cdot \left( {\tfrac{{x^n }}<br />{{n!}}} \right) \hfill \\<br />  {\text{En efecto}}{\text{, usando la expansi\'o n de la exponencial:}} \hfill \\<br />  f\left( z \right) = \frac{{1 + x \cdot z + \tfrac{{x^2  \cdot z^2 }}<br />{2} + ...}}<br />{{z^{n + 1} }} = z^{ - \left( {n + 1} \right)}  + x \cdot z^{ - n}  + ... + \underbrace {\left( {\tfrac{{x^n }}<br />{{n!}}} \right)}_{{\text{res}}_{z = 0} f\left( z \right)} \cdot z^{ - 1}  + ... \hfill \\<br />  {\text{Por lo tanto para cualquier contorno }}\Gamma {\text{ que tenga al cero dentro de \'e l:}} \hfill \\<br />   \to \oint_\Gamma  {f\left( z \right)dz}  = 2\pi  \cdot i \cdot \left( {\tfrac{{x^n }}<br />{{n!}}} \right) \hfill \\<br />  {\text{Ahora multiplicamos por }}\left( {\tfrac{{x^n }}<br />{{n!}}} \right){\text{ amos miembros: }}\oint_\Gamma  {\left( {\tfrac{{x^n }}<br />{{n!}}} \right) \cdot \frac{{e^{x \cdot z} }}<br />{{z^{n + 1} }}dz}  = 2\pi  \cdot i \cdot \left( {\tfrac{{x^n }}<br />{{n!}}} \right)^2  \hfill \\<br />  {\text{Sumando: }}2\pi  \cdot i \cdot \sum\limits_{n = 0}^\infty  {\left( {\tfrac{{x^n }}<br />{{n!}}} \right)^2 }  = \sum\limits_{n = 0}^\infty  {\oint_\Gamma  {\left( {\tfrac{{x^n }}<br />{{n!}}} \right) \cdot \frac{{e^{x \cdot z} }}<br />{{z^{n + 1} }}dz} }  = \oint_\Gamma  {\sum\limits_{n = 0}^\infty  {\left( {\tfrac{{x^n }}<br />{{n!}}} \right) \cdot \frac{{e^{x \cdot z} }}<br />{{z^{n + 1} }}} dz}  = \oint_\Gamma  {\tfrac{{e^{{\raise0.5ex\hbox{$\scriptstyle x$}<br />\kern-0.1em/\kern-0.15em<br />\lower0.25ex\hbox{$\scriptstyle z$}}}  \cdot e^{x \cdot z} }}<br />{z}dz}  \hfill \\<br />  {\text{Ahora sea }}\Gamma {\text{ una circunferencia de radio 1 dada por:  }}g\left( t \right) = e^{i \cdot t} ,0 \leqslant t \leqslant 2 \cdot \pi  \hfill \\<br />  2\pi  \cdot i \cdot \sum\limits_{n = 0}^\infty  {\left( {\tfrac{{x^n }}<br />{{n!}}} \right)^2 }  = \oint_\Gamma  {\tfrac{{e^{x \cdot z^{ - 1} }  \cdot e^{x \cdot z} }}<br />{z}dz}  = \int_0^\pi  {\tfrac{{e^{x \cdot e^{ - it} }  \cdot e^{x \cdot e^{it} } }}<br />{{e^{it} }}\left( {e^{it} } \right)^\prime  dt}  + \int_\pi ^{2\pi } {\tfrac{{e^{x \cdot e^{ - it} }  \cdot e^{x \cdot e^{it} } }}<br />{{e^{it} }}\left( {e^{it} } \right)^\prime  dt}  \hfill \\<br />  2\pi  \cdot i \cdot \sum\limits_{n = 0}^\infty  {\left( {\tfrac{{x^n }}<br />{{n!}}} \right)^2 }  = i \cdot \left[ {\int_0^\pi  {\tfrac{{e^{x \cdot e^{ - it} }  \cdot e^{x \cdot e^{it} } }}<br />{{e^{it} }}e^{it} dt}  + \int_\pi ^{2\pi } {\tfrac{{e^{x \cdot e^{ - it} }  \cdot e^{x \cdot e^{it} } }}<br />{{e^{it} }}e^{it} dt} } \right] \hfill \\<br />  2\pi  \cdot \sum\limits_{n = 0}^\infty  {\left( {\tfrac{{x^n }}<br />{{n!}}} \right)^2 }  = \left[ {\int_0^\pi  {e^{x \cdot \left( {e^{ - it}  + e^{it} } \right)} dt}  + \int_\pi ^{2\pi } {e^{x \cdot \left( {e^{ - it}  + e^{it} } \right)} dt} } \right] \hfill \\<br />  {\text{Ahora recordemos que: }}e^{ - it}  + e^{it}  = 2 \cdot \cos \left( t \right) \hfill \\<br />  {\text{Entonces:}}{\text{ }}2\pi  \cdot \sum\limits_{n = 0}^\infty  {\left( {\tfrac{{x^n }}<br />{{n!}}} \right)^2 }  = \int_0^{2\pi } {e^{2 \cdot x \cdot \cos \left( t \right)} dt}  \hfill \\ <br />\end{gathered} <br />$$

Saludos

Mensaje modificado por PaulRS el May 22 2008, 09:49 AM


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TEX: $\sqrt[3]{\displaystyle\sum_{i=1}^n{i^{3\cdot{\sqrt[]{3}}-1}}}\approx{\displaystyle\sum_{i=1}^n{i^{\sqrt[]{3}-1}}}$
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Jean Renard Gran...
mensaje May 25 2008, 11:00 PM
Publicado: #3


Dios Matemático Supremo
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Una respuesta ejemplar, pasar a resueltos.

Saludos


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lori
mensaje Jun 1 2008, 01:17 AM
Publicado: #4


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Este es un caso especial de TEX: $\displaystyle\frac1{2\pi}\int_0^{2\pi}e^{2x\cos\alpha}\cos^{2n}\alpha\,d\alpha$ para cada TEX: $n=0,1,2,\ldots$

La demostración del caso general no necesita análisis complejo, existe un camino con herramientas reales.
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PaulRS
mensaje Jun 1 2008, 10:41 AM
Publicado: #5


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CITA(lori @ Jun 1 2008, 04:08 AM) *
Este es un caso especial de TEX: $\displaystyle\frac1{2\pi}\int_0^{2\pi}e^{2x\cos\alpha}\cos^{2n}\alpha\,d\alpha$ para cada TEX: $n=0,1,2,\ldots$

La demostración del caso general no necesita análisis complejo, existe un camino con herramientas reales.


A ver...

Sea TEX: $$<br />I_n \left( x \right) = \int_0^{2\pi } {e^{2 \cdot x \cdot \cos \left( \theta  \right)} \cos ^n \left( \theta  \right)d\theta } <br />$$ luego (Regla de Leibniz): TEX: $$<br />I_n ^\prime  \left( x \right) = 2 \cdot \int_0^{2\pi } {e^{2 \cdot x \cdot \cos \left( \theta  \right)} \cos ^{n + 1} \left( \theta  \right)d\theta }  = 2 \cdot I_{n + 1} \left( x \right)<br />$$

Ahora hallaremos la serie de Taylor de TEX: $$<br />I_0 \left( x \right)<br />$$


Según lo que acabamos de ver: TEX: $$<br />I_0 ^{\left( n \right)} \left( 0 \right) = 2^n  \cdot \int_0^{2\pi } {\cos ^n \left( \theta  \right)d\theta } <br />$$

Además: TEX: $$<br />\int_0^{2\pi } {\cos ^n \left( \theta  \right)d\theta }  = \left\{ \begin{gathered}<br />  0{\text{ si }}n \ne \dot 2 \hfill \\<br />  \tfrac{{{\text{2}}\pi }}<br />{{2^n }} \cdot \left( {\begin{array}{*{20}c}<br />   n  \\<br />   {\tfrac{n}<br />{2}}  \\<br /><br /> \end{array} } \right){\text{ si }}n = \dot 2 \hfill \\ <br />\end{gathered}  \right.<br />$$

Luego: TEX: $$<br />\sum\limits_{n = 0}^{ + \infty } {\tfrac{{I_0 ^{\left( n \right)} \left( 0 \right)}}<br />{{n!}} \cdot x^n }  = 2\pi  \cdot \sum\limits_{n = 0}^{ + \infty } {\left( {\begin{array}{*{20}c}<br />   {2n}  \\<br />   n  \\<br /><br /> \end{array} } \right)\tfrac{1}<br />{{\left( {2n} \right)!}} \cdot x^{2n} }  = 2\pi  \cdot \sum\limits_{n = 0}^{ + \infty } {\left( {\tfrac{{x^n }}<br />{{n!}}} \right)^2 } <br />$$

Así es que:
TEX: $$<br />\int_0^{2\pi } {e^{2 \cdot x \cdot \cos \left( \theta  \right)} d\theta }  = 2\pi  \cdot \sum\limits_{n = 0}^{ + \infty } {\left( {\tfrac{{x^n }}<br />{{n!}}} \right)^2 } <br />$$

Saludos


PD: Los demás casos se pueden hacer de la misma forma


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TEX: $\sqrt[3]{\displaystyle\sum_{i=1}^n{i^{3\cdot{\sqrt[]{3}}-1}}}\approx{\displaystyle\sum_{i=1}^n{i^{\sqrt[]{3}-1}}}$
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