4˚. Calculer M=Zπ
2
0
u2
sin2udu.
5˚. En déduire Len posant u= arctan x
VI.
Pour α∈R, on pose Iα=Z+∞
1
x2−α
1 + x2dx et Jα=Z+∞
1
ln(1 + x2)
xαdx
1˚. Calculer Z+∞
1
dx
1 + x2,Z+∞
1
dx
x(1 + x2),Z+∞
1
dx
√x(x+ 1) et en déduire I2et I3.
2˚. Pour quelles valeurs de αl’intégrale Iαest-elle convergente ?
3˚. En effectuant une intégration par parties, montrer que Jα=2Iα+ ln 2
α−1
4˚. En déduire J2et J3.
VII.
Soit In=Zπ
0
cotanx
2sin nx dx pour n∈N
Soit fla fonction 2π-périodique paire définie sur ]0,2π[par f(x) = ln(2 sin x
2)
1˚. Faire l’étude complète de f
2˚. En utilisant l’exercice du CR 99/00, montrer que Zπ
0
ln(2 sin x
2)dx = 0
3˚. Montrer que cotan(x
2)×[sin((n+ 1)x)−sin(nx)] = cos(nx) + cos((n+ 1)x)
4˚. En déduire que In=π∀n∈N∗
5˚. En effectuant une intégration par parties, en déduire les coefficients de Fourier de f
6˚. fvérifie-t-elle les hypothèses du théorème de Dirichlet ?
8˚. Calculer
+∞
X
n=1
(−1)n+1
n
VIII.
Soient In=Z+∞
0
tne−tdt et Jn=Z+∞
0
xne−√xdx pour n∈N
1˚. Calculer I0,I1,I2et exprimer In+1 en fonction de In
2˚. En déduire la valeur de Inpour tout n∈N
3˚. Exprimer Jnen fonction de Inet en déduire la valeur de J0,J1,J2
IX.
Soit In=Z+∞
0
dx
(x2+ 1)npour n∈N
1˚. Calculer I1et déterminer In+1 en fonction de In
2˚. En déduire I2et I3puis démontrer que In=(2n−2)!
4n−1(n−1)!2
π
2pour n≥1
X.
Soient f(t) = tln t
1−t,I=Z1
0
ln t
1−tdt,In=Z1
0
tnln tdt et Jn=Z1
0
tntln t
1−tdt pour n∈N
1˚. Calculer lim
x→0+f(t) lim
x→1−
f(t)
2˚. Montrer que fest bornée sur [0,1] et qu’il existe M > 0tel que : ∀x∈[0,1],0≤f(x)≤M
3˚. Montrer que Jn≤M
n+ 1 et calculer lim
n→+∞Jn
4˚. Montrer que In=1
(n+ 1)2,
n
X
k=0
Ik=Z1
0
1−tn+1
1−tln tdt =I+Jn, puis que I=
n
X
k=0
Ik−Jn
5˚.En déduire que
Z1
0
ln t
1−tdt =π2
6
XI. Calcul de Z+∞
0
sin t
tdt
Soit f(x) = Zx
0
sin t
tdt et I=Z+∞
0
sin t
tdt
1˚. Montrer que Iest convergente.
2