Cuál es el valor de este itegral no trivial:
$$\int_0^{+\infty} \left( \prod_{n = 1}^{+\infty} \cos \frac{x}{n}\right) \, \mbox d x$$
No sé si hay buena respuesta cerrada con constantes conocidas.
Respuesta
¿Demasiados anuncios?
Anthony Cramp
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Principio de respuesta. El uso de estas: $$\begin{align} \cos x &= \prod_{k=0}^\infty \left(1-\frac{4x^2}{(2k+1)^2 \pi^2}\right) \\ \frac{\sin x}{x} &= \prod_{k=1}^\infty \left(1-\frac{x^2}{k^2 \pi^2}\right) \end{align}$$ así que $$\begin{align} f(x) &:= \prod_{n=1}^\infty \cos \frac{x}{n} = \prod_{n=1}^\infty \prod_{k=0}^\infty \left(1-\frac{4x^2}{(2k+1)^2n^2\pi^2}\right) \\ &= \prod_{k=0}^\infty \prod_{n=1}^\infty \left(1-\frac{4x^2}{(2k+1)^2n^2\pi^2}\right) = \prod_{k=0}^\infty \frac{\sin\frac{2x}{2k+1}}{\frac{2x}{2k+1}} . \end{align}$$ Tenemos que comprobar que el orden puede ser revertido.
Ahora (al menos para los primeros $K$)$^*$ puedo conseguir $$ \int_0^\infty \prod_{k=0}^K \frac{\sin\frac{2x}{2k+1}}{\frac{2x}{2k+1}}\,dx = \frac{\pi}{4} $$ exactamente. Si podemos encontrar el teorema del límite, tal vez también $$ \int_0^\infty f(x)\,dx = \int_0^\infty \prod_{k=0}^\infty \frac{\sin\frac{2x}{2k+1}}{\frac{2x}{2k+1}}\,dx = \frac{\pi}{4} $$
$^*$ añadido No, la respuesta $\pi/4$ es cierto sólo hasta el $K=6$, pero no para $7$ y hasta.
