[http://mp.cpgedupuydelome.fr] édité le 10 juillet 2014 Corrections 3
Exercice 5 : [énoncé]
a) Pour tout t∈Ron peut écrire
f(t) =
+∞
X
n=0
eint
n!
Puisque la série à termes positifs P1
n!converge, on peut par convergence normale
calculer les coefficients de Fourier de fen intégrant terme à terme
cp(f) = 1
2πZ2π
0
f(t)e−ipt dt=1
2π
+∞
X
n=0
1
n!Z2π
0
ei(n−p)tdt
Et puisque
1
2πZ2π
0
eikt dt=δk,0
on obtient
cp(f) = 1/p!si p∈N
0sinon
b) Par la formule de Parseval
+∞
X
n=0
1
(n!)2=1
2πZ2π
0
|f(t)|2dt
avec
|f(t)|2=f(t)f(t) = exp eit + e−it= exp(2 cos t)
Exercice 6 : [énoncé]
a) En vertu de l’inégalité
ab 61
2a2+b2
on a
|cn(f)cn(g)|61
2|cn(f)|2+|cn(g)|2
Puisqu’il y a convergence des sommes
+∞
X
n=−∞
|cn(f)|2et
+∞
X
n=−∞
|cn(g)|2
on peut, par comparaison de séries à termes positifs, affirmer la convergence de la
somme étudiée.
b) La fonction ϕest définie, continue et 2π-périodique par convergence normale
de la série de fonctions sous-jacente. Pour p∈Z
cp(ϕ) = 1
2πZ2π
+∞
X
n=−∞
cn(f)cn(g)ei(n−p)xdx
Par convergence normale de la série des fonctions continues
x7→ cn(f)cn(g)ei(n−p)x
on peut intégrer terme à terme
cp(ϕ) = 1
2π
+∞
X
n=−∞
cn(f)cn(g)Z2π
ei(n−p)xdx=cp(f)cp(g)
Exercice 7 : [énoncé]
a) Pour |x|<ea,
1
x+ ea= e−a1
1 + xe−a= e−a
+∞
X
n=0
(−1)n(xe−a)n=
+∞
X
n=0
(−1)ne−(n+1)axn
b) On peut écrire
1
cos t+cha=2eit
e2it + 2ch(a)eit + 1 =2eit
(eit + ea)(eit + e−a)
Par décomposition en éléments simples de la fraction
2X
(X+ ea)(X+ e−a)
on obtient
2eit
(eit + ea)(eit + e−a)=
ea
sh(a)
eit + ea−
e−a
sh(a)
eit + e−a
Puisque eit<1, on peut décomposer le premier terme comme ci-dessus et on
mène des calculs analogues pour la seconde somme
1
cos t+cha=1
sh(a)
+∞
X
n=0
(−1)ne−naeint −e−ae−it
sh(a)
+∞
X
n=0
(−1)ne−nae−int
Diffusion autorisée à titre entièrement gratuit uniquement - dD