Hoy vamos a dar una prueba de que $1=0$. Obviamente esto no es cierto, por lo que tu misión, querido lector, es ver dónde te la estoy jugando. Allá vamos:
Sea $I:=\displaystyle\int_{-1}^1{\frac{1}{i\tau+1}d\tau}$. Multiplicando numerador y denominador por el conjugado del denominador, obtenemos:
$I=\displaystyle\int_{-1}^1{\frac{1}{i\tau+1}d\tau}=\displaystyle\int_{-1}^1{\frac{-i\tau+1}{1+\tau^2}d\tau}=\displaystyle\int_{-1}^1{\frac{1}{1+\tau^2}d\tau}$
Pues la función $\phi=\displaystyle\frac{x}{1+x^2}$ es impar y el recinto de integración es par, luego la integral se anula. Finalmente,
$I=\displaystyle\int_{-1}^1{\frac{1}{1+\tau^2}d\tau}=\arctan(1)-\arctan(-1)=\frac{\pi}{2}$.
Por otro lado:
$I=\displaystyle\int_{-1}^1{\frac{1}{i\tau+1}d\tau}=\displaystyle\int_{-1}^1{\frac{1}{i}\frac{d}{d\tau}\log (i\tau+1)d\tau}=$
$=\displaystyle\frac{1}{i}[\log (1+i)-\log(1-i)]=\frac{1}{i}(\frac{i\pi}{4}-\frac{i7\pi}{4})=-\frac{3\pi}{2}$
Donde se ha tomado como argumento principal aquel en el intervalo $[0,2\pi)$. Como $I=I$, entonces tenemos que $\displaystyle\frac{\pi}{2}=-\frac{3\pi}{2}$. Dividiendo ambos miembros entre la cantidad $2\pi\neq 0$, obtenemos finalmente que:
$\displaystyle\frac{1}{4}=-\frac{3}{4}\Longrightarrow 1=0$
¿Dónde está el error?
Advertencia: Los comentarios de esta entrada contienen algún que otro spoiler ;)
El error está en la diferencia de logaritmos, ya que log(1-i) = log(√2) + i(-pi/4).
ResponderEliminarY luego en la cuenta te queda:
(1/i)(log(1+i)-log(1-i)) = (1/i)(log(√2) + i(pi/4) - (log(√2) + i(-pi/4))) = (1/i)(i(pi/4) + i(pi/4)) = pi/2
Si empleamos que el argumento principal esté en [0,2pi), el log(1-i) = log(sqrt 2)+3pi/4
EliminarPero la solución va por ahí...
Mmm, si quieres quedarte en [0,2pi) esencialmente lo que haces es acotar la imagen de la arcotangente en ese intervalo, puesto que el argumento no es otra cosa que la arcotangente del cociente entre parte imaginaria y parte real.
EliminarPero antes pusiste que la arcotangente de -1 es igual a -pi/4, luego ya habías tomado implícitamente la cota de [-pi/2,pi/2]. Falla la consistencia, por así decirlo.
La integral del arco tangente es correcta independientemente de la elección de ángulos, lo que falla es la determinación del argumento de los logaritmos. Y ocurre básicamente porque al integrar, implícitamente, estamos pasando por un corte de rama, y por eso hay un desfase de 2pi respecto a la solución correcta.
EliminarComo tú dices, si tomamos [-pi, pi), el problema ya no aparece, pues el corte de rama ahora está en el semieje imaginario positivo y la integral no pasa por ese eje.
Todo depende de cómo definamos la función (y sobre todo los ángulos, pues de ello depende la analiticidad del logaritmo).
Muchas gracias Andrés!
Aaah, veo que tiene explicación dada por el análisis complejo. Para mí era la misma cuenta, arctg(-1) arriba y arctg(-1) abajo. Hasta ahí llega el análisis de primero jeje.
EliminarCreo que los resultados son arcos o ángulos. Así que es correcto que p/2=-3p/2. Pues es un ángulo de 90º . Si dividimos los dos miembros por 2p en realidad estamos dicvidiendo entre 0 porque un ángulo de 2p es una circunferencia entera. Así que al dividir entre 0 puede salirte y puede justificar cualquier cosa. La división entre 0 no está definida.
ResponderEliminar=1i(iπ4−i7π4)=−3π2, el error esta en esta parte.
ResponderEliminar¡Hola! Para los amantes de la ciencia les comento que he revisado a través de la web y me encontré una información interesante ¿Han leído sobre Howard Stirrup? Es un británico que ha ofrecido 10.000€ para aquella persona que logre comprobar la curvatura de la tierra a través de una fotografía, pero a mediados de este mes el terraplanista Fernando Martínez Gómez-Tejedor ha aumentado la oferta por 990.000€ lo que daría una suma 1.000.000€ ¿Creen que se atrevan a comprobarlo?
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