Annales de mathématiques pures et appliquées/Tome 12/Analise transcendante, article 1
# Annales de mathématiques pures et appliquées/Tome 12/Analise transcendante, article 1

## ANALISE TRANSCENDANTE.

### Recherches sur les intégrales définies ;

I. L’intégrale

∫e^{−ζ}zᵃd⁡z,

prise depuis z=0 jusqu’à z=1/0, se réduit à une fonction de a seul ; de sorte qu’en convenant de représenter cette fonction par a!, on a

∫e^{−ζ}zᵃd⁡z=a!z=0z=1/0 .

Faisant z=mz′, m étant une quantité positive quelconque, mais indépendante de z′, on aura, en substituant, après avoir effacé les accens,

∫e^{−mζ}zᵃd⁡z=a!m⁻⁽ᵃ⁺¹⁾z=0z=1/0 ;

d’où, en différentiant par rapport à m, et faisant ensuite m=1,

∫e^{−mζ}zᵃ⁺¹d⁡z=a!(a+1);

donc, suivant notre notation,

(a+1)!=a!(a+1);

or 0!=1; donc

1!=1.1, 2!=1.1.2, 3!=1.1.2.3, …, n!=1.2.3.…n.

En multipliant les deux membres de l’équation (1) par e⁻ᵐmᵃ⁺ᵇ⁺¹d⁡m, et intégrant depuis m=0 jusqu’à m=1/0, on trouve

∫∫e^{−m(1+ζ)}mᵃ⁺ᵇ⁺¹zᵃd⁡md⁡z=a!b!;

or, d’après l’équation (1), l’on a, entre les limites désignées,

∫e^{−m(1+ζ)}mᵃ⁺ᵇ⁺¹d⁡m=(a+b+1)! 1/((1+z)ᵃ⁺ᵇ⁺²) ;

donc

∫ zᵃd⁡z/((1+z)ᵃ⁺ᵇ⁺²)=a!b!/((a+b+1)!) z=0z=1/0 ;

Si l’on pose e^{−ζ}=x, on trouvera

a!=∫(l⁡ 1/x )ᵃd⁡xx=0x=1.

Si l’on pose, au contraire, z=x/1−x, on trouvera

zᵃd⁡z/((1+z)ᵃ⁺ᵇ⁺²)=xᵃ(1−x)ᵇd⁡x;

d’où

∫xᵃ(1−x)ᵇd⁡x=a!b!/((a+b+1)!) x=0x=1;

ce qui établit entre les intégrales Eulériennes une relation très-remarquable, déjà connue depuis long-temps. Nous ne discuterons pas les cas particuliers que présente l’équation (3). On peut les voir dans les Exercices de calcul intégral de M. Legendre.

L’on a, en mettant au lieu de Cos.qy son développement,

∫e⁻ʸCos.qyd⁡y=∫e⁻ʸd⁡y(1−q²y²/2!+q⁴y⁴/4!−q⁶y⁶/6!+…);

d’où, en intégrant depuis y=0 jusqu’à y=1/0,

∫e⁻ʸCos.qyd⁡y=1−q²+q⁴−q⁶+…=1/(1+q²).

On trouverait de même, et entre les mêmes limites,

∫e⁻ʸSin.qyd⁡y=q/(1+q²) ;

partant

∫∫e⁻ʸCos.qyCos.qxd⁡yd⁡q=∫ Cos.qxd⁡q/(1+q²)=ϖ/2 e⁻ˣ,

∫∫e⁻ʸSin.qySin.qxd⁡yd⁡q=∫ qSin.qxd⁡q/(1+q³)=ϖ/2 e⁻ˣ;

pourvu qu’on prenne les intégrales depuis y=0 jusqu’à y=1/0 et depuis q=0 jusqu’à q=1/0.

Faisant, dans ces formules, y=my′, q=q′/m et x=mx′, m étant une quantité positive quelconque, mais indépendante de x′, y′, q′, on aura, en substituant et supprimant les accens,

∫∫e⁻ᵐʸCos.qyCos.qxd⁡qd⁡y=ϖ/2 e⁻ᵐˣy=0q=0y=1/0 q=1/0

multipliant les deux membres par ϕmd⁡m et intégrant entre deux limites positives de m, mais d’ailleurs quelconques, on aura, en faisant F⁡x=∫e⁻ᵐʸϕm.d⁡m, et l’intégrale du second membre étant prise entre les limites désignées,

∫∫Cos.qyCos.qx.F⁡y.d⁡q.d⁡y=ϖ/2 F⁡x;

on trouverait de même

∫∫Sin.qySin.qx.F⁡y.d⁡q.d⁡y=ϖ/2 F⁡x.

De là on déduira, comme cas particulier, Le théorème de M. Fourier.

