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On se propose de calculer, à l’aide du théorème des résidus, la valeur de l’intégrale I=∫−∞+∞exp⁡(−πt2) dt.I=\int_{-\infty}^{+\infty}\exp{(-\pi t^2)}\ dt.

1

Soit a∈R∗a\in {\Rr}^* ; en intégrant la fonction g(z)=exp⁡(−πz2)g(z)=\exp{(-\pi z^2)} sur le rectangle de sommets −R-R, RR, R+iaR+ia, −R+ia-R+ia (R>0R>0), montrer que I=∫−∞+∞exp⁡(−π(t+ia)2) dt.I=\int_{-\infty}^{+\infty}\exp{\left(-\pi(t+ia)^2\right)}\ dt.

On pose : f(z)=exp⁡(iπz2)tan⁡(πz)f(z)=\exp{(i\pi z^2)}\tan{(\pi z)}.

2

Quels sont les pôles de ff ? Préciser leur ordre.

Soit R>0R>0 ; on considère le parallélogramme ΓR\Gamma _R de sommets A=R+1+iRA=R+1+iR, B=R+iRB=R+iR, C=−R−iRC=-R-iR et D=−R+1−iRD=-R+1-iR, orienté dans le sens direct.

3

Montrer que ∫ΓRf(z) dz=2e−iπ/4.\int_{\Gamma _R}f(z)\ dz=2e^{-i\pi/4}.

4

Montrer que ∀t∈[0,1], ∣tan⁡(π(R+t+iR))∣≤coth⁡(πR).\forall t\in [0,1],\ \vert \tan{(\pi (R+t+iR))\vert \le \coth{(\pi R)}}.

5

En déduire que l’intégrale de ff sur le segment orienté [A,B][A,B] tend vers 0 quand RR tend vers +∞+\infty.

6

Montrer de même que l’intégrale de ff sur [C,D][C,D] tend vers 0 quand RR tend vers +∞+\infty.

Exercice a5G5

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