Integrale doppio improprio

gabyaki881
come si risolve questo integrale ? $ int int_(D) ln(x^2+y^2)/((x^2+y^2+1)^4) dx dy $ dove D={$x^2+y^2>=1$} ...dovrei usare le coordinate polari?

Risposte
ciampax
Tu che dici? Comunque quell'integrale è improprio: per cui dovresti prima capire se converge o meno.

gabyaki881
dico che devo studiare proprio la convergenza ma non so come fare :) dammi qualche input please

ciampax
Prova a passare in coordinate polari e ragiona sul fatto che devi integrare per $1le\rho\le +\infty$

gabyaki881
se pongo così le coordinate polari va bene x=psin(a) e y=pcos(a) ?? (a sta per teta che non so come si scrive :))

ciampax
Spero tu volessi scrivere $x=\rho\cos\theta,\ y=\rho\sin\theta$.

gabyaki881
oh mio dio cosa ho scritto??? comunque esattamente come hai scritto tu va bene? (ho rieditato il messaggio precedente :oops: )

gabyaki881
allora faccio $ int_(1)^(+oo ) int_(0)^(2pi) (ln(rho^2cos^2theta+rho^2sin^2theta))/(rho^2cos^2theta+rho^2sin^2theta+1)^4 d theta drho $ = $ int_(1)^(+oo ) int_(0)^(2pi) ln(rho^2)/(rho^2+1)^4 d theta drho $ ???

ciampax
Quelle che ho scritto io sono le coordinate polari standard, nel senso che percorrono la circonferenza di raggio $\rho$ in senso antiorario partendo dal punto $(\rho,0)$ (intersezione della circonferenza di centro l'origine e raggio $\rho$ con il semiasse positivo delle ascisse). Anche quelle che hai scritto tu vanno bene, tuttavia non sono standard: infatti parti dal punto di coordinate $(0,\rho)$ (il polo nord della circonferenza, se vuoi) e la percorrono in senso orario (che è una cosa che ai matematici fa venire da vomitare come stare seduti sul treno dando le spalle al senso di marcia!).

EDIT: e lo Jacobiano dove sta?

gabyaki881
non ho fatto altro che sostituire le coordinate che hai scritto nell'integrale

ciampax
Ma sei in un integrale!!!! Lo sai che esiste una formula per il cambiamento di variabile???

gabyaki881
si si ...il determinante della matrice jacobiana è $rho$ no?
non capisco qual è l'intervallo dove varia $theta$..cioè io ho scritto 0 e 2$pi$ ma a quanto mi dici ho sbagliato...

ciampax
$\theta$ va bene, dove ho mai detto che fosse sbagliato? Quello che intendevo dire è che le coordinate polari sono come le ho scritte io.

gabyaki881
avevo lasciato questo esercizio ma ora l'ho ripreso perchè voglio capire ed arrivare ad una soluzione...allora sono giunto a questo integrale $int_(0)^(2pi)int_(1)^(oo)ln(rho^2)/(((rho^2+1)^4))*rho d rho d theta$ ... come faccio a studiarne la convergenza??

ciampax
Osserva che il tuo integrale equivale a questo

$2\pi\int_1^\infty\frac{\log\rho^2}{(\rho^2+1)^4}\ \rho\ d\rho$

A questo punto è una semplice questione di verificare quando un integrale in una variabile converge ad infinito. Sai come fare?

gabyaki881
dovrei trovare una primitiva?

ciampax
"gabyaki88":
dovrei trovare una primitiva?


Ma tu hai mai verificato la convergenza di un integrale improprio in analisi 1?

gabyaki881
è un integrale improprio del 1° tipo... dovrei fare $ lim_(t -> oo ) int_(1)^(t) log(rho^2)rho /((rho^2 +1)^4) d rho $

ciampax
Guarda, se riesci a trovare un primitiva e calcolare il limite, buon per te. Ma io non ci spererei. In questi casi, come procedi? mai sentito parlare di condizioni di integrabilità e di ordine di infinitesimo della funzione integranda?

gabyaki881
dovrei usare il criterio asintotico con la funzione $1/x^(alpha)$ ... di cui l'integrale generalizzato tra 1 e +$oo$ è per $alpha >1$ convergente ... aiutami :roll:

ciampax
Sì, questo. Ora, la funzione che stai considerando che tipo di ordine avrà secondo te?

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