Exercice 8 [ ] [Correction] Soit α R. Quel est le rayon de convergence de n 1 cos(nα)

Documents pareils
Suites et séries de fonctions

CHAPITRE 2 SÉRIES ENTIÈRES

[ édité le 10 juillet 2014 Enoncés 1. Exercice 6 [ ] [correction] Si n est un entier 2, le rationnel H n =

* très facile ** facile *** difficulté moyenne **** difficile ***** très difficile I : Incontournable

Etude de la fonction ζ de Riemann

Séries réelles ou complexes

* très facile ** facile *** difficulté moyenne **** difficile ***** très difficile I : Incontournable

x +1 + ln. Donner la valeur exacte affichée par cet algorithme lorsque l utilisateur entre la valeur n =3.

. (b) Si (u n ) est une suite géométrique de raison q, q 1, on obtient : N N, S N = 1 qn+1. n+1 1 S N = 1 1

Chapitre 3 : Fonctions d une variable réelle (1)

Exo7. Déterminants. = 4(b + c)(c + a)(a + b). c + a c + b 2c Correction. b + a 2b b + c. Exercice 2 ** X a b c a X c b b c X a c b a X

Limites des Suites numériques

Intégration et probabilités ENS Paris, TD (20)13 Lois des grands nombres, théorème central limite. Corrigé :

Exercice I ( non spé ) 1/ u 1 = u / Soit P la propriété : u n + 4. > 0 pour n 1. P est vraie au rang 1 car u 1

1 Mesure et intégrale

14 Chapitre 14. Théorème du point fixe

Séquence 5. La fonction logarithme népérien. Sommaire

Comportement d'une suite

Processus et martingales en temps continu

Groupe orthogonal d'un espace vectoriel euclidien de dimension 2, de dimension 3

Baccalauréat S Asie 19 juin 2014 Corrigé

Polynésie Septembre Exercice On peut traiter la question 4 sans avoir traité les questions précédentes.

Convergences 2/2 - le théorème du point fixe - Page 1 sur 9

4 Approximation des fonctions

16.1 Convergence simple et convergence uniforme. une suite de fonctions de I dans R ou C.

Les Nombres Parfaits.

Introduction : Mesures et espaces de probabilités

STATISTIQUE : TESTS D HYPOTHESES

SÉRIES STATISTIQUES À DEUX VARIABLES

Des résultats d irrationalité pour deux fonctions particulières

Solutions particulières d une équation différentielle...

II LES PROPRIETES DES ESTIMATEURS MCO 1. Rappel : M1 LA REGRESSION : HYPOTHESES ET TESTS Avril 2009

FEUILLE D EXERCICES 17 - PROBABILITÉS SUR UN UNIVERS FINI

Dénombrement. Chapitre Enoncés des exercices

Dénombrement. Introduction. 1 Cardinaux d'ensembles nis. ECE3 Lycée Carnot. 12 novembre Quelques dénitions

Statistique descriptive bidimensionnelle

EXERCICES : DÉNOMBREMENT

STATISTIQUE AVANCÉE : MÉTHODES

capital en fin d'année 1 C 0 + T C 0 = C 0 (1 + T) = C 0 r en posant r = 1 + T 2 C 0 r + C 0 r T = C 0 r (1 + T) = C 0 r 2 3 C 0 r 3...

Séries numériques. Chap. 02 : cours complet.

LES ÉCLIPSES. Éclipser signifie «cacher». Vus depuis la Terre, deux corps célestes peuvent être éclipsés : la Lune et le Soleil.

Exercices de mathématiques

PROMENADE ALÉATOIRE : Chaînes de Markov et martingales

Deuxième partie : LES CONTRATS D ASSURANCE VIE CLASSIQUES

20. Algorithmique & Mathématiques

Chaînes de Markov. Arthur Charpentier

55 - EXEMPLES D UTILISATION DU TABLEUR.

Intégrales dépendant d un paramètre

PROBLEMES DIOPTIMISATION EN NOMBRES ENTIERS J. L. NICOLAS

Cours de Statistiques inférentielles

Amphi 3: Espaces complets - Applications linéaires continues

Processus géométrique généralisé et applications en fiabilité

2 ième partie : MATHÉMATIQUES FINANCIÈRES

Module 3 : Inversion de matrices

Contribution à la théorie des entiers friables

Régulation analogique industrielle ESTF- G.Thermique

UNIVERSITE MONTESQUIEU BORDEAUX IV. Année universitaire Semestre 2. Prévisions Financières. Travaux Dirigés - Séances n 4

UV SQ 20. Automne Responsable d Rémy Garandel ( m.-el. remy.garandel@utbm.fr ) page 1

Cours 5 : ESTIMATION PONCTUELLE

Formation d un ester à partir d un acide et d un alcool

Chap. 6 : Les principaux crédits de trésorerie et leur comptabilisation

Consolidation. C r é e r un nouveau classeur. Créer un groupe de travail. Saisir des données dans un groupe

Chap. 5 : Les intérêts (Les calculs financiers)

* très facile ** facile *** difficulté moyenne **** difficile ***** très difficile I : Incontournable T : pour travailler et mémoriser le cours

TRANSFERT DE CHARGE DANS UN RÉSEAU DE PROCESSEURS TOTALEMENT CONNECTÉS (*) par Maryse BÉGUIN ( 1 )

INTRODUCTION AUX MATRICES ALÉATOIRES. par. Djalil Chafaï

La spirale de Théodore bis, et la suite «somme=produit».

La France, à l écoute des entreprises innovantes, propose le meilleur crédit d impôt recherche d Europe

Probabilités et statistique pour le CAPES

DETERMINANTS. a b et a'

Fonctions Analytiques

Chap. 6 : Les principaux crédits de trésorerie et leur comptabilisation

c. Calcul pour une évolution d une proportion entre deux années non consécutives

Le marché du café peut être segmenté en fonction de deux modes de production principaux : la torréfaction et la fabrication de café soluble.

Commun à tous les candidats

Chapitre 2 Le problème de l unicité des solutions

POLITIQUE ECONOMIQUE ET DEVELOPPEMENT

Statistiques appliquées à la gestion Cours d analyse de donnés Master 1

NOMBRES COMPLEXES. Exercice 1 :

Statistique Numérique et Analyse des Données

Développements limités, équivalents et calculs de limites

La tarification hospitalière : de l enveloppe globale à la concurrence par comparaison

UNIVERSITÉ DE SFAX École Supérieure de Commerce

Correction du Baccalauréat S Amérique du Nord mai 2007

Chapitre 3 : Transistor bipolaire à jonction

Petit recueil d'énigmes

Terminale S. Terminale S 1 F. Laroche

Exercices - Fonctions de plusieurs variables : corrigé. Pour commencer

8.1 Généralités sur les fonctions de plusieurs variables réelles. f : R 2 R (x, y) 1 x 2 y 2

Exercices - Polynômes : corrigé. Opérations sur les polynômes

Pour l épreuve d algèbre, les calculatrices sont interdites.

Université Pierre et Marie Curie. Biostatistique PACES - UE

Tempêtes : Etude des dépendances entre les branches Automobile et Incendie à l aide de la théorie des copulas Topic 1 Risk evaluation

CCP PSI Mathématiques 1 : un corrigé

Calcul fonctionnel holomorphe dans les algèbres de Banach

Examen final pour Conseiller financier / conseillère financière avec brevet fédéral. Recueil de formules. Auteur: Iwan Brot

Limites finies en un point

Résolution numérique des équations aux dérivées partielles (PDE)

Intégrales généralisées

Les algorithmes de tri

Transcription:

[http://mp.cpgedupuydelome.fr] édité le 28 décembre 26 Eocés Séries etières Calcul de rayo de covergece cocret Exercice [ 97 ] [Correctio] Détermier le rayo de covergece des séries etières : Exercice 6 [ 2842 ] [Correctio] Quel est le rayo de covergece de π 2 +2 x 2? Exercice 7 [ 284 ] [Correctio] O ote a la -ième décimale de 3. Quel est l itervalle de défiitio de + a x? a) 2 + 3 z b) e 2 z c) l 2 z 2 d)! z3 Exercice 8 [ 2843 ] [Correctio] Soit α R. Quel est le rayo de covergece de cosα) x? Exercice 2 [ 354 ] [Correctio] Détermier le rayo de covergece de : a)!z b) ) z 2 c) 3)! z!) 3 d) + ) + z Exercice 9 [ 973 ] [Correctio] Détermier le rayo de covergece des séries etières suivates : d)z et s)z où d) et s) désiget respectivemet le ombre de diviseurs supérieurs à de l etier et la somme de ceux-ci. Exercice 3 [ 972 ] [Correctio] Détermier le rayo de covergece des séries etières : a) z 2 b) si)z c) si) z 2 Exercice 4 [ 3298 ] [Correctio] a) Détermier les rayos de covergece des séries etières ) + l x et sie )x b) Ue série etière coverge-t-elle ormalemet sur so disque ouvert de covergece? Exercice 5 [ 3383 ] [Correctio] Détermier le rayo de covergece de la série etière a x où a ) est la suite détermiée par a α, a β et N, a +2 2a + a avec α, β) R 2. Exercice [ 3483 ] [Correctio] Soit α u réel irratioel fixé. O ote R α le rayo de covergece de la série etière a) Démotrer que R α. b) O cosidère la suite u ) défiie par Démotrer que pour tout etier x siπα) u 2 et, u + u ) u u u + + ) E déduire que la série de terme gééral /u coverge. Das la suite, o pose α et o admet que α est irratioel. u Diffusio autorisée à titre etièremet gratuit uiquemet - dd

[http://mp.cpgedupuydelome.fr] édité le 28 décembre 26 Eocés 2 c) Démotrer qu il existe ue costate C strictemet positive telle que, pour tout etier : πu C u k d) Démotrer que R α. k+ u u e) Questio subsidiaire : démotrer que α est effectivemet irratioel. Éocé fouri par le CENTRALE-SUPELEC CC)-BY-NC-SA Calcul de rayo de covergece abstrait Exercice [ 977 ] [Correctio] Soiet a z ue série etière de rayo de covergece R et z C. O suppose que a z est semi-covergete. Détermier R. Exercice 2 [ 975 ] [Correctio] O suppose que a l R + {+ }. Détermier le rayo de covergece de a z. Exercice 6 [ 339 ] [Correctio] Soit a z ue série etière de rayo de covergece R >. Détermier le rayo de covergece de a! z Exercice 7 [ 2523 ] [Correctio] Soit ue série etière a z de rayo de covergece o ul. a) Motrer qu il existe u réel r > tel que a /r à partir d u certai rag. b) Quel est le rayo de covergece de la série etière a! z? c) O ote S k a k. Quel est le rayo de covergece de la série etière S! z? Exercice 8 [ 3484 ] [Correctio] Soit a ) ue suite de réels tous o uls. Quelle relatio lie les rayos de covergece des séries etières ci-dessous a z et z a Exercice 3 [ 978 ] [Correctio] Motrer que pour tout α R les séries etières a z et α a z ot même rayo de covergece. Exercice 4 [ 974 ] [Correctio] Soit a z ue série etière de rayo de covergece R. Détermier le rayo de covergece de la série etière a z 2. Exercice 5 [ 33 ] [Correctio] Soit a z ue série etière de rayo de covergece R. Détermier le rayo de covergece de a 2 z Exercice 9 [ 976 ] [Correctio] Soit a z ue série etière de rayo de covergece R. O pose b a + a et o ote R le rayo de covergece de b z. a) Motrer que R max, R) b) Établir que si R > alors R R. c) Exprimer alors R e foctio de R. Exercice 2 [ 979 ] [Correctio] Soiet a z et b z deux séries etières de rayo de covergece R a et R b. O suppose que pour tout N, a b. Motrer que le rayo de covergece de a + b )z est R mir a, R b ) Diffusio autorisée à titre etièremet gratuit uiquemet - dd

[http://mp.cpgedupuydelome.fr] édité le 28 décembre 26 Eocés 3 Domaie de covergece Exercice 2 [ 2855 ] [Correctio] Pour N, o pose a) Détermier la limite de I ). b) Doer u équivalet de I ). I e t dt c) Détermier le rayo de covergece R de la série etière de terme gééral I x. Étudier sa covergece e R et e R. Exercice 22 [ 36 ] [Correctio] Pour p, q N, o pose a) Calculer Ip, q). Ip, q) t p t) q dt b) La série de terme gééral u I, ) est-elle covergete ou divergete? c) Doer le domaie de défiitio réel de la série etière de u x. Étude de la somme d ue série etière cocrète Exercice 23 [ 337 ] [Correctio] Soit f ) la suite des foctios doée par 2, x R, f x) ) l)x a) Détermier le rayo de covergece de la série etière f. O ote S sa somme. b) Motrer que x ] ; [, S x) + x c) E déduire que S admet ue limite e et que lim x S x) 2 ) + l + ) x + ) + l + ) d) Calculer la limite ci-dessus e utilisat la formule de Wallis Exercice 24 [ 38 ] [Correctio] 3 2 ) lim + 2 4 2) a) Étudier la covergece et préciser la limite évetuelle de a ) défiie par b) Rayo de covergece de a x a + l + a ) et a > c) Étudier la covergece de a x ) sur le bord de l itervalle de covergece o pourra étudier la limite de /a + /a et utiliser le théorème de Cesaro) Exercice 25 [ 3653 ] [Correctio] Pour x réel, o pose f x) x a) Détermier le rayo de covergece R de la série etière défiissat f. b) Étudier la covergece de la série etière e et e. c) Établir la cotiuité de f e. d) Détermier la limite de f e. Exercice 26 [ 389 ] [Correctio] a) Doer l itervalle de défiitio I de la foctio s qui au réel x associe sx) x b) Quel est le sige de s sur I R +? Quelle est la limite de s e l extrémité droite de I R +? c) Écrire x)s x) sous forme d ue série et e déduire le sige de s sur I. d) Étudier la covexité de f défiie sur R + par E déduire que la foctio s est covexe. f x) x + x ) x π Diffusio autorisée à titre etièremet gratuit uiquemet - dd

[http://mp.cpgedupuydelome.fr] édité le 28 décembre 26 Eocés 4 Exercice 27 [ 32 ] [Correctio] Soit f : x ) si x a) Détermier le rayo de covergece R de la série etière défiissat f. b) Étudier la covergece e R et e R. c) Détermier la limite de f x) quad x. d) Motrer que quad x x) f x) Exercice 28 [ 3663 ] [Correctio] O pose Motrer que z C, cz) ) ) 2)! z2 et sz) 2 + )! z2+ z C, cz) 2 + sz) 2 Étude de la somme d ue série etière abstraite Exercice 29 [ 98 ] [Correctio] Soit a z ue série etière de rayo de covergece R > et de somme f. a) Exprimer + a 2 z 2 e foctio de f pour z < R. b) Même questio avec + a 3 z 3. Exercice 3 [ 983 ] [Correctio] Soit a ) ue suite o ulle et T périodique avec T N ). a) Détermier le rayo de covergece de la série etière a x. b) Simplifier T k a k x k. E déduire que + a x est, pour tout x ] ; [, ue fractio ratioelle e x. a) Détermier le rayo de covergece de la série etière défiissat g. b) Pour tout x ] ; [, exprimer gx) e foctio de f x). Exercice 32 [ 982 ] [Correctio] Soit a ) ue suite de réels strictemet positifs. O pose S k a k et o suppose S + et a /S Détermier le rayo de covergece des séries etières a x et S x puis former ue relatio etre leur somme. Exercice 33 [ 984 ] [Correctio] Soit S x) + a x de rayo de covergece R >. O suppose qu il existe α > tel que sur [ ; α] o ait S x). Motrer que S. Exercice 34 [ 2854 ] [Correctio] Soit ue série etière a z de rayo de covergece R > et de somme f z). a) Motrer que pour < r < R, a 2 r 2 2π 2π b) Que dire de f si f admet u maximum local e? f r e iθ ) 2 dθ c) O suppose maiteat que R + et qu il existe P R N [X] tel que f z) P z ) pour tout z complexe. Motrer que f C N [X]. Exercice 3 [ 98 ] [Correctio] Soit f x) + a x la somme d ue série etière de rayo de covergece. O pose pour tout N S a k et gx) S x k Exercice 35 [ 2856 ] [Correctio] Soiet B {z C, z } et f ue foctio cotiue de B das C dot la restrictio à B est somme d ue série etière. Motrer qu il existe ue suite P k ) k de polyôme covergeat uiformémet vers f sur B. Diffusio autorisée à titre etièremet gratuit uiquemet - dd

[http://mp.cpgedupuydelome.fr] édité le 28 décembre 26 Eocés 5 Comportemet e ue extrémité de l itervalle de covergece Exercice 36 [ 368 ] [Correctio] Soit I l esemble des réels x tels que la série etière l)x coverge. O ote f x) la somme de cette série etière. a) Détermier I. b) O pose Détermier le domaie de défiitio de c) Trouver ue relatio etre f et g. a et a l ) pour 2 g: x d) Doer u équivalet de f x) quad x. e) Doer la limite de f x) quad x + Exercice 37 [ 3783 ] [Correctio] Doer u équivalet simple quad x de Exercice 38 [ 2844 ] [Correctio] f x) x 2 a) Soit a ) ue suite complexe. O suppose que la série etière a x a pour rayo de covergece R. Détermier les rayos de covergece de a l )x et a k x a x b) Doer u équivalet simple de + l)x quad x. k Exercice 39 [ 2852 ] [Correctio] Domaie de défiitio et étude aux bores de Exercice 4 [ 3747 ] [Correctio] a) Doer l esemble de défiitio de f x) l + ) x l + ) x b) Calculer f ) et ) E/x) x dx où E est la foctio partie etière. c) Doer u équivalet de f e x Exercice 4 [ 2853 ] [Correctio] O pose pour N. a a) Étudier la covergece de la série + a x etière pour x réel. O ote f x) la somme de cette série etière. b) La foctio f est-elle cotiue e? c) Doer u équivalet simple de f e. Exercice 42 [ 58 ] [Correctio] a) Détermier le rayo de covergece R de la série etière a x où la suite a ) est défiie par a + l + a ) et a > b) Étudier la covergece de a x e x R. th t t 2 c) Détermier la limite de la suite u ) de terme gééral d) E déduire u équivalet simple de a ). dt u a + a Diffusio autorisée à titre etièremet gratuit uiquemet - dd

[http://mp.cpgedupuydelome.fr] édité le 28 décembre 26 Eocés 6 e) Doer u équivalet de quad x R. Exercice 43 [ 367 ] [Correctio] Soit u ) ue suite réelle borée et pour N S k a x a) Quels sot les rayos de covergece des séries etières u k u S! x et! x? b) O ote u et S leurs sommes respectives. Former ue relatio etre S, S et u. c) O suppose que la suite S ) coverge vers u réel l. Détermier lim x + e x S x) d) Das cette questio, o choisit u ). Détermier lim x + e x S x) Exercice 44 [ 2394 ] [Correctio] Soit a x ue série etière de rayo de covergece R. Pour x ] ; [, o défiit S x) O suppose que la suite a ) est à termes réels positifs et que la foctio S est borée sur [ ; [. a) Motrer que a est ue série covergete. b) Motrer que lim x a x a x ) a Exercice 45 [ 3245 ] [Correctio] Soit a x ue série etière de rayo de covergece R avec Pour x ] ; [, o pose N, a S x) et o suppose que la foctio S est borée. a) Motrer que la série a est covergete. b) Motrer que a x lim S x) x Exercice 46 [ 3246 ] [Correctio] Soit a x ue série etière de rayo de covergece R et de somme x ] ; [ f x) O suppose que la série umérique a coverge, motrer que la foctio f est défiie et cotiue e. a a x Exercice 47 [ 3244 ] [Correctio] Soit f la foctio somme das le domaie réel d ue série etière a x de rayo de covergece R. O suppose l existece d u réel l lim x f x) a) Peut-o affirmer que la série umérique a coverge et que sa somme vaut l? b) Que dire si l o sait de plus a o/)? [Théorème de Tauber] Exercice 48 [ 985 ] [Correctio] Soiet a x et b x deux séries etières de sommes respectives f x) et gx) avec pour tout N, b >. O suppose que le rayo de covergece de b x est R et que cette série diverge e R. a) O suppose que a ob ). Motrer que f x) ogx)) quad x R. Diffusio autorisée à titre etièremet gratuit uiquemet - dd

[http://mp.cpgedupuydelome.fr] édité le 28 décembre 26 Eocés 7 b) O suppose que a b. Que dire de f x) et gx) au voisiage de R? Exercice 49 [ 2452 ] [Correctio] Soit p ) ue suite strictemet croissate d etiers aturels telle que op ). O pose f x) x p a) Doer le rayo de covergece de la série etière x p et étudier la limite de x) f x) quad x ted vers par valeurs iférieures. b) Ici p q avec q N et q 2. Doer u équivalet simple de f e. Exercice 5 [ 2483 ] [Correctio] Soit α >. a) Doer le rayo de covergece R de f α x) α x O désire trouver u équivalet de f α lorsque x R. b) O suppose que α est u etier p. Calculer f, f. Doer avec u logiciel de calcul formel l expressio de f 2,..., f 5. Trouver les équivalets recherchés. Motrer qu il existe Q p R[X] tel que f p x) Q px) x) p+ o calculera f p). E déduire l équivalet recherché. c) O suppose α > quelcoque. Doer le développemet e série etière de x) +α O otera b ses coefficiets. Motrer qu il existe Aα) > tel que α Aα)b. O étudiera la ature de la série de terme gééral l + )α b + l α b E déduire que f α x) est équivalete à quad x ted vers R. Exercice 5 [ 3989 ] [Correctio] O pose f x) Aα) x) +α l )x et gx) 2 a) Détermier les rayos de covergece de f et de g. b) Motrer que g est défiie et cotiue sur [ ; [. l ) x c) Trouver ue relatio etre x) f x) et gx) pour x ] ; [. d) Motrer que f peut être prologée e ue foctio cotiue sur [ ; [. e) Trouver des équivalets de f et g e. Foctios développables e série etière Exercice 52 [ 992 ] [Correctio] Soiet a > et f : [ a ; a] R de classe C pour laquelle il existe A, K > vérifiat pour tout N f ) K!A Motrer que f est développable e série etière sur u itervalle ouvert cetré e. Exercice 53 [ 333 ] [Correctio] Soit f : ] R ; R[ R avec R > ) de classe C vérifiat Motrer la covergece de la série pour tout x ] R ; R[. N, x [ ; R[, f ) x)! f ) )x Diffusio autorisée à titre etièremet gratuit uiquemet - dd

[http://mp.cpgedupuydelome.fr] édité le 28 décembre 26 Eocés 8 Exercice 54 [ 285 ] [Correctio] Soiet a > et f C ] a ; a[, R) telle que a) Si x < r < a, motrer N, x ] a ; a[, f ) x) f x) k f k) ) x k k! x r + f r) b) Motrer que f est développable e série etière sur ] a ; a[. c) Motrer que x ta x est développable e série etière sur ] π/2 ; π/2[. Exercice 55 [ 994 ] [Correctio] Soiet a > et f : ] a ; a[ R de classe C telle que f ) pour tout N. Motrer que f est égale à la somme de sa série de Taylor e. Exercice 56 [ 993 ] [Correctio] [Foctio absolumet mootoe] Soit f : R R de classe C telle que f ) pour tout N. Motrer que f est développable e série etière e. Exercice 57 [ 3358 ] [Correctio] Motrer que la foctio f : x x 2 + x + admet u développemet e série etière de rayo de covergece R. Exercice 58 [ 332 ] [Correctio] Établir que la foctio x sh x est développable e série etière et préciser le rayo de covergece. a) Motrer que la foctio f est défiie et de classe C sur R. b) Observer que le rayo de covergece de sa série de Taylor e est ul. Exercice 6 [ 2975 ] [Correctio] État doé ue suite complexe a ) N de carré sommable, o pose où la variable t est réelle. f t) a) Préciser le domaie de défiitio de f. a t b) Motrer que f est développable e série etière autour de. c) Motrer que si f est idetiquemet ulle sur [ /2 ; /2], la suite a ) N est idetiquemet ulle. Exercice 6 [ 256 ] [Correctio] Soit a ] ; [. O pose a) Motrer que f est défiie sur R. f x) sia x) b) Motrer que f est de classe C et que pour tout k N et tout x R, f k) x) a c) Motrer que f est développable e série etière. Calcul de développemet e série etières Exercice 59 [ 3687 ] [Correctio] Pour x R, o pose f x) cos2 x)! Exercice 62 [ 987 ] [Correctio] Former le développemet e série etière e de la foctio x lx 2 + x + ) Diffusio autorisée à titre etièremet gratuit uiquemet - dd

[http://mp.cpgedupuydelome.fr] édité le 28 décembre 26 Eocés 9 Exercice 63 [ 988 ] [Correctio] Soiet a, b > avec a b. Calculer c, le -ième coefficiet du développemet e série etière e de Exprimer x ax) bx) c 2 x b) Motrer que le rayo de covergece R de la série etière a z est au mois égal à. c) Établir que pour tout z < R, a z d) E déduire que pour tout x ] R/2 ; R/2[, ta x p 2 e z + ) p+ a 2p+ 2 2p+ x 2p+ Exercice 64 [ 989 ] [Correctio] Pour t ] ; π[, former le développemet e série etière e de la foctio e) Établir R π x Exercice 65 [ 99 ] [Correctio] Former le développemet e série etière de pour z < et t ] ; π[. x 2 2x cos t + x 2 z cos t 2z cos t + z 2 Exercice 66 [ 3485 ] [Correctio] Former le développemet e série etière de + x f : x x Exercice 67 [ 3346 ] [Correctio] [Développemet e série etière de la foctio tagete] Soit a ) N la suite réelle détermiée par les coditios a) Calculer a, a 2, a 3. a et, a + k a k k! Exercice 68 [ 995 ] [Correctio] Réaliser le développemet e série etière e de x dt et recoaître cette t 2 +x 2 foctio. Exercice 69 [ 2859 ] [Correctio] a) Motrer, si t R : eit k it) k k! t + + )! b) Soit f C R, R) telle que t f t) dt ) soit borée. Motrer que F : x eitx f t) est développable e série etière e. Exercice 7 [ 376 ] [Correctio] Pour x ] ; [, o pose a) Justifier f x) π/2 x ] ; [, f x) dθ x 2 si 2 θ b) E déduire u équivalet de f x) quad x. [ ] 2 π 2)! x 2 2 2!) 2 Diffusio autorisée à titre etièremet gratuit uiquemet - dd

[http://mp.cpgedupuydelome.fr] édité le 28 décembre 26 Eocés Exercice 7 [ 377 ] [Correctio] a) Pour quel réel x, l itégrale suivate existe-t-elle b) Doer alors sa valeur. c) Motrer que f x) dt x + e t? dt x + e t est développable e série etière et exprimer ce développemet. Exercice 72 [ 252 ] [Correctio] a) Quel est le domaie de défiitio de pour a ] ; [? S x) a x + b) Détermier la limite et u équivalet de S e +. c) Développer e série etière Exercice 73 [ 3878 ] [Correctio] Pour α [ ; [ et x R o pose S x) S x) x shα x) a) Motrer que la foctio S est défiie et cotiue sur R. b) Former ue relatio egageat S αx) et S x). c) Établir que la foctio S est développable e série etière sur R et exprimer ce développemet. Exercice 74 [ 3899 ] [Correctio] Soiet a C et p N. Former le développemet e série etière de Exercice 75 [ 265 ] [Correctio] Soit α ] ; [. x x a) p+ a) Motrer, pour tout x R, la covergece de la suite de terme gééral P x) vers ue limite que l o otera Px). α k x ) b) Soit f : R R cotiue vérifiat l équatio foctioelle Motrer, pour tout x R, k E): x R, f x) x) f αx) f x) f )Px) c) Motrer que la foctio x Px) est développable e série etière sur R. Exercice 76 [ 252 ] [Correctio] Pour z C et N, o pose P z) z ) 2 k k a) Motrer que P z) P z ). E déduire que la suite P z)) N est borée. Idice : o pourra peser à itroduire l P z ). b) E étudiat la covergece de la série P + z) P z)), établir la covergece de la suite P z)) N. O itroduit la foctio f : z lim + P z) c) Motrer que f est cotiue e. d) Motrer que f est l uique foctio cotiue e vérifiat z C, f z) z) f z/2) et f ) Diffusio autorisée à titre etièremet gratuit uiquemet - dd

[http://mp.cpgedupuydelome.fr] édité le 28 décembre 26 Eocés e) Motrer que f est développable e série etière. Exercice 77 [ 393 ] [Correctio] [Idetité biomiale] Établir que pour tout x ] ; [ et a R x) a aa + )... a + ) x! Calcul de développemet par dérivatio itégratio Exercice 78 [ 986 ] [Correctio] Former le développemet e série etière e de la foctio Exercice 82 [ 99 ] [Correctio] Pour α ] ; π[, former le développemet e série etière e de la foctio + x f : x arcta x ta α ) 2 Exercice 83 [ 2848 ] [Correctio] Pour x ] ; [ et α R, établir x ) x si α siα) arcta x cos α Calcul de développemet par équatio différetielle Exercice 79 [ 2857 ] [Correctio] Développer e série etière x lx 2 5x + 6) x x dt + t + t 2 Exercice 84 [ 3 ] [Correctio] Soiet p N et f x) ) + p x p a) Détermier le rayo de covergece de la série etière défiissat cette foctio. b) Calculer f x) e étudiat x) f x). Exercice 8 [ 78 ] [Correctio] Soit x R et θ ] ; π/2[. a) Calculer la partie imagiaire du complexe si θ e iθ x si θ e iθ b) E déduire le développemet e série etière de f x) arcta x ) ta θ Exercice 8 [ 2525 ] [Correctio] Motrer que f x) arcta + x) est développable e série etière au voisiage de et doer so rayo de covergece. Calculer cette série etière. Exercice 85 [ 937 ] [Correctio] Former le développemet e série etière e de x a) e procédat à ue itégratio terme à terme. e t2 sitx) dt b) e détermiat ue équatio différetielle dot la foctio est solutio. Exercice 86 [ 2858 ] [Correctio] Développer e série etière f : x Exercice 87 [ 4 ] [Correctio] Soit f défiie sur ] ; [ par x + + x 2 au voisiage de. f x) arcsi x x 2 Diffusio autorisée à titre etièremet gratuit uiquemet - dd

[http://mp.cpgedupuydelome.fr] édité le 28 décembre 26 Eocés 2 a) Justifier que f est développable e série etière sur ] ; [. b) Motrer que f est solutio de l équatio différetielle x 2 )y xy. c) Détermier le développemet e série etière de f sur ] ; [. Exercice 88 [ 3699 ] [Correctio] a) Quel est l esemble de défiitio de f x) arcsi x x 2? b) Motrer que f est solutio d ue équatio différetielle à détermier. c) Justifier que f est développable e série etière et doer ce développemet. Exercice 93 [ 9 ] [Correctio] a) Former de deux faços le développemet e série etière e de x f : x e x2 e t2 dt b) Motrer que f est solutio d ue équatio différetielle liéaire du premier ordre avec pour coditio iitiale f ). c) Motrer que f est développable e série etière et e doer le rayo de covergece. b) E déduire la relatio k ) k ) ) 2 2k + k 4 2 + ) Exercice 89 [ 5 ] [Correctio] Former le développemet e série etière e de la foctio Exercice 9 [ 7 ] [Correctio] Soiet α R et f : x arccos x x 2 f : x cosα arcsi x) a) Détermier ue équatio différetielle d ordre 2 dot f est solutio. b) E déduire u développemet e série etière de f. Exercice 9 [ 8 ] [Correctio] Former le développemet e série etière e de Exercice 92 [ 3694 ] [Correctio] a) Étudier la parité de x sh arcsi x) f : x e x2 /2 x e t2 /2 dt Exercice 94 [ 3659 ] [Correctio] a) Former ue équatio différetielle vérifiée par f : x > e t x + t dt b) E déduire le développable e série etière e de f. Exercice 95 [ 33 ] [Correctio] Développer f x) chx) cosx) e série etière e l exprimat à l aide de foctios expoetielles. Retrouver le résultat e remarquat que f est solutio de l équatio différetielle y 4) + 4y. Exercice 96 [ 25 ] [Correctio] Soiet k > et f x) a) Motrer que f est cotiue sur R. b) Motrer que f est dérivable sur R et vérifie t k sixt) dt x R, x f x) + k + ) f x) si x Diffusio autorisée à titre etièremet gratuit uiquemet - dd

[http://mp.cpgedupuydelome.fr] édité le 28 décembre 26 Eocés 3 c) Détermier toutes les foctios développables e série etière e solutios de xy + k + )y si x e précisat le rayo de covergece. Exercice 97 [ 2498 ] [Correctio] O cosidère l équatio différetielle E): ty + y 3t 2 cost 3/2 ) a) Motrer qu il existe ue uique solutio v de E) développable e série etière sur u voisiage de. b) Trouver l esemble des solutios de E) sur R + et e déduire ue expressio plus simple de v. Exercice [ 3648 ] [Correctio] Rayo de covergece et somme de ) + x 2+ Exercice 2 [ 2845 ] [Correctio] Rayo de covergece et somme de x 2+ 3 + 2 Calcul de sommes de séries etières Exercice 98 [ 997 ] [Correctio] Soit f : x 2 a) Détermier l itervalle de covergece de f. ) ) x b) Exprimer la foctio f à l aide des foctios usuelles sur ] ; [ c) Calculer f ) et f ). Exercice 3 [ 999 ] [Correctio] Rayo de covergece et somme de Exercice 4 [ ] [Correctio] Rayo de covergece et somme de x 2 2 + ) x 2 + Exercice 99 [ 996 ] [Correctio] Rayo de covergece et somme de x! Exercice 5 [ ] [Correctio] Rayo de covergece et somme de x 2 4 2 Exercice [ 998 ] [Correctio] Rayo de covergece et somme de + ) 2) x! Exercice 6 [ 2448 ] [Correctio] Pour >, o pose a) Trouver la limite de a ). a π/4 b) Trouver ue relatio simple etre a +2 et a. ta t dt Diffusio autorisée à titre etièremet gratuit uiquemet - dd

[http://mp.cpgedupuydelome.fr] édité le 28 décembre 26 Eocés 4 c) O pose u x) a α x Doer la ature de la série de terme gééral u x) e foctio de x et de α. d) O pose f x) Exprimer f à l aide des foctios usuelles. Exercice 7 [ 2449 ] [Correctio] Soit a ) la suite défiie par a et a! a) Rayo de covergece de a x. b) Somme de a x. Exercice 8 [ 2847 ] [Correctio] a x t k) dt pour N k a) Détermier le rayo de covergece R de! 3 2 + ) x b) Pour x ] R ; R[ calculer la somme précédete. Exercice 9 [ 2559 ] [Correctio] a) Détermier le rayo de covergece de la série etière ) x. b) Calculer sa somme. Exercice [ 75 ] [Correctio] Calculer S x) x 3 3)! o pourra calculer S k x) + x 3+k 3+k)! pour k {,, 2}) Exercice 2 [ 244 ] [Correctio] Soiet a x et b x deux séries etières de rayos de covergece R et R. a) Détermier le rayo de covergece et la somme de c x avec c k a kb k. b) Détermier le rayo de covergece et la somme de Exercice 3 [ 2565 ] [Correctio] Trouver le rayo de covergece de + 2 + 3 + + ) x Calculer la somme das le bo itervalle. Exercice 4 [ 255 ] [Correctio] Calculer a sh + ) x t t) dt pour N. Calculer le rayo de covergece de la série etière a x. Calculer la somme de cette série etière sur l itervalle ouvert de covergece. Exercice [ 379 ] [Correctio] Étude et expressio de la série ) x Exercice 5 [ 267 ] [Correctio] Pour, o pose a) Trouver la limite de la suite a ). a π/4 ta t dt Diffusio autorisée à titre etièremet gratuit uiquemet - dd

[http://mp.cpgedupuydelome.fr] édité le 28 décembre 26 Eocés 5 b) Doer ue relatio simple etre a +2 et a. c) O pose f x) la somme de la série etière Détermier l itervalle de défiitio de f. d) Exprimer f à l aide des foctios usuelles. a x Exercice 6 [ 2534 ] [Correctio] O pose θ R, N, a cosθ) a) Calculer + a x pour tout x ] ; [. b) Motrer que pour tout θ kπ, la série a d ue itégrale. c) Calculer cette itégrale pour θ ] ; π[. + coverge et exprimer sa somme à l aide Applicatio à la détermiatio du terme gééral d ue suite Exercice 7 [ 285 ] [Correctio] O pose a puis pour tout N a + k ) a k a k k Calculer les a e utilisat la série etière de terme gééral a! x. Exercice 8 [ ] [Correctio] a) Former le développemet e série etière e de b) Soit u ) C N vérifiat x x) x 2 ) N, u +3 u +2 + u + u Exprimer le terme gééral de la suite u ) e foctio de ses premiers termes. Exercice 9 [ ] [Correctio] O pose a et pour tout N, a + a k a k k a) Doer ue formule permettat de calculer b) Calculer S x). c) Calculer les a. d) Doer u équivalet de la suite a ). S x) Exercice 2 [ 245 ] [Correctio] O ote N, p) le ombre de permutatios de ; qui ot exactemet p poits fixes. O pose e particulier D) N, ), puis a) relier N, p) et D p). f x) a x D) x! b) Justifier la défiitio de f sur ] ; [ puis calculer f. c) Calculer N, p). d) Étudier la limite de! N, p)) quad ted vers +. Exercice 2 [ 2849 ] [Correctio] Ue ivolutio d u esemble E est ue applicatio f : E E vérifiat f f Id E. Pour, o ote I le ombre d ivolutios de ;. O coviet : I. a) Motrer, si 2, que I I + )I 2 b) Motrer que la série etière I! x coverge si x ] ; [. O ote S x) sa somme. c) Motrer, pour x ] ; [, que S x) + x)s x) d) E déduire ue expressio de S x), puis ue expressio de I. Diffusio autorisée à titre etièremet gratuit uiquemet - dd

[http://mp.cpgedupuydelome.fr] édité le 28 décembre 26 Eocés 6 Applicatio à la régulatité d u prologemet cotiu Exercice 22 [ 2 ] [Correctio] a) Motrer que la foctio x si x x se prologe e ue foctio de classe C sur R. b) Motrer qu il e est de même de la foctio x si x e x Exercice 23 [ 338 ] [Correctio] Pour x o pose f x) 2x x cos t t a) Motrer que f peut être prologée par cotiuité e. b) Motrer que ce prologemet est développable e série etière sur R. Applicatio au calcul de sommes Exercice 24 [ 3 ] [Correctio] Motrer que pour tout a >, E déduire les sommes Exercice 25 [ 7 ] [Correctio] dt dt + t a ) a + ) + et ) 2 + a) Développer e série etière e la foctio arcsi et préciser le domaie de covergece. b) E étudiat détermier k π/2 arcsisit)) dt 2k + ) puis 2 k 2 k Exercice 26 [ 9 ] [Correctio] a) O ote γ la costate d Euler. Établir l égalité b) E déduire que Exercice 27 [ 288 ] [Correctio] Calculer γ γ l + )) k2 ) k ζk) k 3 + 2) 3 Itégratio terme à terme de séries etières Exercice 28 [ 4 ] [Correctio] Motrer l + x) dx x Exercice 29 [ 5 ] [Correctio] Établir l idetité arcta x dx x Exercice 3 [ 6 ] [Correctio] Motrer ) 2 + )2 + 2) E déduire la valeur de cette somme. ) 2 ) 2 + ) 2 arcta x dx Diffusio autorisée à titre etièremet gratuit uiquemet - dd

[http://mp.cpgedupuydelome.fr] édité le 28 décembre 26 Eocés 7 Exercice 3 [ 8 ] [Correctio] Observer que pour tout x ] ; [, π/2 Exercice 32 [ 3 ] [Correctio] Soit f : [ ; ] R ue foctio cotiue. l + x si 2 t) dt π + x ) si 2 t a) Détermier la limite de la suite de terme gééral b) Détermier la limite de v u Exercice 33 [ 2865 ] [Correctio] Étudier la limite de la suite de terme gééral I t f t) dt l + t ) f t) dt l + t ) dt Exercice 34 [ 2597 ] [Correctio] Motrer que g: t + ) t est de classe C sur R. 2 2!) 2 E déduire que h: t gt)e t est de classe C sur R. Motrer que ht) dt existe et calculer so itégrale. Exercice 35 [ 46 ] [Correctio] O cosidère ue série etière complexe a z de rayo de covergece R >. O ote f sa somme défiie pour z < R par f z) a) Rappeler la défiitio du rayo de covergece d ue série etière et motrer que a z coverge ormalemet sur le disque D, r) {z C, z r} si < r < R. a z b) Soit r u réel tel que < r < R, motrer que la foctio 2π Im f r e iθ ) ) z dθ r z e iθ est développable e série etière et exprimer la somme de cette série etière e foctio de f z) et de f ). c) Détermier les foctios f, développables e série etière sur D, R), et qui e preet que des valeurs réelles sur u esemble de la forme {z C, z r} pour < r < R. Applicatios variées des séries etières Exercice 36 [ 2422 ] [Correctio] a) Détermier la décompositio e élémets simples de avec m, deux etiers o uls. X + ) m X ) b) Détermier deux polyômes U et V tels que X + ) m UX) + X ) VX) Exercice 37 [ 374 ] [Correctio] Soit ue série etière a z de rayo de covergece R >. a) Détermier le rayo de covergece de la série etière a! z O pose doc, pour t das R, f t) a! t b) Motrer qu il existe r > tel que pour tout x > r, t f t)e xt soit itégrable sur [ ; + [ et exprimer cette itégrale sous forme de série etière e /x. Exercice 38 [ 77 ] [Correctio] Soit S x) a x le développemet e série etière de x + x. Diffusio autorisée à titre etièremet gratuit uiquemet - dd

[http://mp.cpgedupuydelome.fr] édité le 28 décembre 26 Eocés 8 a) Pour N N, o pose S N N a x et R N N+ a x Motrer que S N x)) 2 x est u polyôme dot la plus petite puissace de x est de degré N +. b) Soit A M C) ilpotete. Justifier l existece d ue matrice B M C) telle que B 2 I + A Exercice 39 [ 3932 ] [Correctio] [Formule de Chu-Vadermode] Pour α R, o pose ) α αα )... α + ) α N,! Établir a, b R, k ) ) a b k k ) a + b Diffusio autorisée à titre etièremet gratuit uiquemet - dd

[http://mp.cpgedupuydelome.fr] édité le 28 décembre 26 Correctios 9 Correctios Exercice : [éocé] a) u z) 2 + 3 z. Pour tout z, u +z) u z) z doc R 3. b) u z) z e 2. Pour tout z C, 2 u z) doc R +. c) u z) l z 2. Pour tout z, u +z) 2 u z) l+) 2 l z 2 z 2 doc R. +) 2 d) u z)! z3. Pour tout z, u +z) u z) +) z 3 e z 3 doc R e /3. Exercice 2 : [éocé] a) u z)!z. Pour tout z, u + z) u z) + ) z + doc R. b) u z) 2 ) z. Pour tout z, doc R /4. u + z) u z) c) u z) 3)!!) 3 z. Pour tout z, d) doc R /27. or e l u + z) u z) 3 2 + 2)2 + ) + ) 2 z 4 z 3 + 3)3 + 2)3 + ) + ) 3 z 27 z ) + + e + l+) e l e l e l+) + l doc + + + Par suite R. l + ) + l l l + /) + + ) + l +. 2 Exercice 3 : [éocé] a) Posos si est u carré a sio a ) e ted par vers doc R mais a ) est boré doc R. Fialemet R. b) Posos a si. a ) e ted par vers doc R mais a ) est boré doc R. Fialemet R. c) Posos a si )/ 2. a ) est borée doc R. Pour z >, la suite si z ) e ted pas vers car la suite si ) e ted pas 2 vers. O e déduit R et fialemet R. Exercice 4 : [éocé] a) O a ) + l doc le rayo de covergece de la première série etière vaut. Aussi si e ) e doc le rayo de covergece de la deuxième série etière vaut e. b) O sait qu ue série etière coverge ormalemet sur tout compact iclus das so disque ouvert de covergece, mais e revache elle e coverge pas ormalemet sur ce disque. La série etière z est u cotre-exemple car R et z z,d,) Exercice 5 : [éocé] La suite a ) est ue suite récurrete liéaire d ordre 2. So terme gééral est doé par Si α, β), ) alors R. Si α, β), ) alors R +. a α + β α) Diffusio autorisée à titre etièremet gratuit uiquemet - dd

[http://mp.cpgedupuydelome.fr] édité le 28 décembre 26 Correctios 2 Exercice 6 : [éocé] Pour x, posos u π 2 +2 x 2. Après calculs doc R / π. u + u πx 2 + Exercice 7 : [éocé] La suite a ) est borée mais e ted par vers car 3 est pas u ombre décimal). Par coséquet, pour tout x <, la série umérique a x coverge car so terme est domié par le terme sommable x. E revache a diverge car a ) e ted par. O peut coclure que le rayo de covergece de la série etière vaut. O viet de voir que la série diverge grossièremet pour x, il e est de même pour x. O coclut que l itervalle cherché est ] ; [ Exercice 8 : [éocé] Série etière et série etière dérivée ot même rayo de covergece. Étudios alors le rayo de covergece de cos + )α)x. cos + )α)) est borée doc R et e ted pas vers doc R et fialemet R. a) Puisque siπα) la série etière x siπα) diverge grossièremet e et doc R α. b) Par ue récurrece facile, o motre u + pour tout N. O a alors c) O a k+ u k u + + u u + u u + ) k+ et puisque la suite u ) est croissate avec O e déduit k+ u k u + + πu K + k+ + u k+ u + k+ k k+ k + ) k u + k + ) k u k Kπu u + Kπ u u d) Cosidéros m u N. Quad +, o a pour x > k + ) k u k K u + Exercice 9 : [éocé] d) doc R d d) et le rayo de covergece de z état égal à o a aussi R d. O peut coclure R d. De même, e exploitat s) et o a R s. s) + 2 + + + ) 2 Exercice : [éocé] Souligos que les termes sommés pour défiir la série etière ot u ses car l irratioalité de α doe N, siπα) E effet Or et doc d où u k u k mα u k x m simπα) + u u k k u k+ k u u u + uk+ + 2N u k u k u 2 u k simπα) si πu u k+ k Diffusio autorisée à titre etièremet gratuit uiquemet - dd

[http://mp.cpgedupuydelome.fr] édité le 28 décembre 26 Correctios 2 puis simπα) C u u x m simπα) C xu ) u + u O e déduit que x siπα) diverge pour tout x > et doc R α. e) Par l absurde, supposos α Q. Il existe alors u etier q N tel que qα N. Pour tout N, o a alors qu α N or avec comme vu ci-dessus O e déduit Or C est absurde. qu α qu + qu u k k u k qu < qu k+ k+ u k N u k N u k+ k u k < qku u + Exercice : [éocé] Par la covergece de a z o a déjà R z. Si R > z alors il y a absolue covergece e z ce qui est exclu par hypothèse. O coclut R z. Exercice 2 : [éocé] Pour z, o observe que a z l z. Or il est cou que pour u série à termes positifs, si u m [ ; [ alors la série coverge et si u m > alors la série diverge ce résultat s obtiet par comparaiso avec ue suite géométrique). Si l alors z C, a z doc a z coverge e z et doc R +. Si l ] ; + [ alors z C tel que z < /l, a z coverge tadis que pour z > /l, a z diverge. O e déduit R /l Si l + alors z C, a z diverge. Exercice 3 : [éocé] Posos b α a et comparos R a et R b. Cas α : ok Cas α > : o a a ob ) et doc R a R b Pour z C tel que z < R a, e cosidérat, ρ ] z ; R a [, o peut écrire b z α a z a ρ α z ρ oa ρ ) Puisque a ρ coverge absolumet, la série b z coverge et doc R b z. Or ceci pour tout z tel que z < R a doc Fialemet R b R a R a R b Cas α < : o écrit a α b et o exploite ce qui précède. Exercice 4 : [éocé] Notos R le rayo de covergece de a z 2. Pour z < R, z 2 < R et doc a z 2 ) a z 2 est absolumet covergete. Pour z > R, z 2 > R et doc a z 2 ) a z 2 est grossièremet divergete. O e déduit R R. Exercice 5 : [éocé] Motros par double iégalité que le rayo de covergece R de a 2 z vaut R R 2 Soit z < R. Puisque la série umérique a z est absolumet covergete, o a a z et doc a 2 z 2. Or pour Z > R, o sait que la suite a 2 Z ) est pas borée. O e déduit z 2 R et doc R R Soit z < R. O a z 2 < R et doc a 2 z 2 puis a z. O e déduit z R et doc R R Diffusio autorisée à titre etièremet gratuit uiquemet - dd

[http://mp.cpgedupuydelome.fr] édité le 28 décembre 26 Correctios 22 Exercice 6 : [éocé] Soit r ] ; R[. La série umérique a r est absolumet covergete. Pour tout z C, a! z a r z ) o a r )! r car par croissace comparée z )! r + Par comparaiso de séries absolumet covergetes, o peut affirmer que la série umérique a z! est absolumet covergete pour tout z C. Le rayo de covergece de la série etière étudiée est +. Exercice 7 : [éocé] a) Pour r ] ; R[, la série umérique a r coverge doc a r et à partir d u certai rag N, o a a r b) O a alors Posos Pour z, o a a z! ) z O r! u z) u + z) u z) z r! + Par la règle de d Alembert, la série umérique u z) coverge absolumet. Par comparaiso, la série umérique a z /! coverge aussi absolumet. O peut doc la série etière a z /! est de rayo de covergece +. c) O a et doc S O/r ) puis S a k k S z! N k a k + N r z ) O r )! Comme ci-dessus, la série etière S z /! est de rayo de covergece +. Exercice 8 : [éocé] Notos R et R les deux rayos de covergece de séries etières itroduites. Soit z C. Si z < R alors la série umérique a z coverge et doc a z. O e déduit que a z + et doc /z > R d où z < /R. O e déduit R /R puis RR O e peut affirmer mieux puisque, pour 2 si est pair a sio o obtiet RR /2. Exercice 9 : [éocé] a) O a b a doc R R. O a b doc R b) Si R > alors b et puisque b a + a doe a b b, o obtiet a O b ) doc R R. Par suite R R d où R max, R). c) Si R alors R et R max, R). Exercice 2 : [éocé] Par sommatio de séries etière, o sait déjà R mir a, R b ) De plus, puisque a b o peut affirmer a a + b et doc R R a et de même R R b et doc R mir a, R b ) puis R mir a, R b ). Exercice 2 : [éocé] a) Pour t >, e t avec e t e t. Par covergece domiée I. b) Par le chagemet de variable u t qui est u C -difféomorphisme, I u e u du Diffusio autorisée à titre etièremet gratuit uiquemet - dd

[http://mp.cpgedupuydelome.fr] édité le 28 décembre 26 Correctios 23 Par covergece domiée, doc u e u e u du + u du I e u u du c) Par l équivalet précédet R et la série etière diverge e. Par applicatio du critère spécial des séries alterées, la série etière coverge e. Exercice 22 : [éocé] a) Par itégratio par parties b) puis u doc u coverge. Ip, q)!)2 2 + )! et Ip, q) u + u p Ip, q + ) q + p!q! p + q + )! + ) 2 2 + 2)2 + 3) 4 < c) Par le calcul ci-dessus R 4 doc ] 4 ; 4[ D [ 4 ; 4]. Par la formule de Stirlig : et doc u 2π2+ e 2 e 2+ 2π2 + )2 + ) 2+) 2 2 + ) 2+ exp 2 + ) l π u 2 2+ 2π e 2 + 2 2+ )) 2 + e 2 2 + ) 2+ 4 u π/2 et par comparaiso de séries à termes positifs, 4 u diverge. 4 D. v 4) u, v ) est alterée, v et v + v 4 + ) 2 2 + 2)2 + 3) 2 + 2 2 + 3 < doc v ) est décroissate. Par applicatio du critère spécial des séries alterées, v coverge et doc 4 D. Fialemet D [ 4 ; 4[. Exercice 23 : [éocé] a) R. b) Pour x ] ; [, o a + x)s x) 2 ) l)x + 2 Après décalage d idice et réuio des deux sommes + x)s x) ce qui coduit à la relatio demadée. c) Posos ) l)x + ) + l + ) l)) x + g x) ) + l + ) x + ce qui défiit g : [ ; ] R cotiue. À l aide du critère spécial des séries alterées, o motre que la série de foctios g coverge uiformémet sur [ ; ] ce qui assure que sa somme est cotiue. O e déduit par opératios sur les limites lim x S x) 2 ) + l + ) d) E regroupat les termes d idices impairs et pairs cosécutifs k 2 k ) k+ l + ) k k k ) l + l + ) 2k 2k et doc 2 ) k+ l + ) 2k 2k l k 2k 2k + l 2k 2 + 2 2k k Diffusio autorisée à titre etièremet gratuit uiquemet - dd

[http://mp.cpgedupuydelome.fr] édité le 28 décembre 26 Correctios 24 Efi par la formule du Wallis, o obtiet Exercice 24 : [éocé] lim x S x) 2 l π 2 a) La foctio x l + x) est défiie sur R + et à valeurs das R +. Puisque a >, la suite récurrete a ) est bie défiie et à termes das R +. Sachat l + x) x, o peut affirmer que la suite a ) est décroissate. Or elle est miorée par, doc elle coverge vers ue limite l. E passat la relatio a + l + a ) à la limite, o obtiet l l + l) ce qui etraîe l car l + x) < x pour tout x > ). Fialemet a +. b) O a alors a + a a + l + a ) a a a a et doc le rayo de covergece de la série etière a x vaut. c) Pour x, la série umérique a ) coverge e vertu du critère spécial des séries alterées car a ) décroît vers. Pour x, détermios la ature de la série umérique a O a Par le théorème de Césaro et doc O e déduit a l + a ) a + a a a + ) a k+ a k 2 k ) a a 2 a 2 Par équivalece de séries à termes positifs, a diverge. Exercice 25 : [éocé] 2 a2 + oa 2 ) a a + oa )) 2 a) Pour x, posos u x /. O a u + /u x doc R. b) E x, f est pas défiie car il y a divergece de la série de Riema /. E x, f est défiie car il y a covergece de la série alterée ) / satisfaisat le critère spécial. c) Posos u x) x / pour x [ ; ]. Chaque foctio u est cotiue et la série de foctios u coverge simplemet sur [ ; ] e vertu du critère spécial des séries alterées. O a de plus R x) u + x) x + + + et il y a doc covergece uiforme de la série de foctios u sur [ ; ]. O e déduit que sa somme est cotiue sur [ ; ] et doc f est otammet cotiue e. d) Pour tout, o a doc pour tout x [ ; [ f x) Doc f ted vers + e. Exercice 26 : [éocé] x l x) x + a) s est la somme d ue série etière de rayo de covergece R. La série diverge e x par série de Riema avec /2 ) et coverge e x par applicatio du critère spécial des séries alterées. O coclut I [ ; [. b) Puisque s est la somme d ue série etière, o peut dériver terme à terme sur ] ; [ et s x) x + x Sur I R +, cette somme est positive. La foctio s est doc croissate sur [ ; [. Si celle-ci était majorée par u réel M, ous aurios pour tout N N x [ ; [, N x E passat à la limite quad x, o obtiet N M x M Diffusio autorisée à titre etièremet gratuit uiquemet - dd

[http://mp.cpgedupuydelome.fr] édité le 28 décembre 26 Correctios 25 Ceci est absurde car la série à termes positifs / diverge et e peut doc avoir ses sommes partielles majorées. La foctio s est doc croissate et o majorée, elle diverge doc vers + e. c) Pour x ] ; [ x)s x) + x x x Pour x, o peut écrire x t avec t et alors x)s x) ) a t + ) x avec a +. O vérifie que la suite a ) est décroissate de limite ulle et doc le critère spécial s applique à la série alterée ) a t. Sa somme est doc du sige de so premier terme ce qui fourit x)s x). O e déduit x ] ; ], s x) Figure Allure de la foctio s d) Après étude u peu lourde) du sige de f x), o peut affirmer que f est cocave et croissate. Pour x [ ; [, o a clairemet s x). Pour x ] ; ], cosidéros puis x)s x) ) x) x)s x) ) f )x f + )x f + ) f )) x Posos b f + ) f ). O vérifie b et b + b car la cocavité de f fourit b + b +2 2 b + Le critère spécial de série alterée s applique à ouveau, la somme est du sige de so premier terme et cela fourit puis s x) car o sait s x). Fialemet s est covexe. x) x)s x) ) Exercice 27 : [éocé] a) Posos a si Puisque a + /a, o peut affirmer R. b) La suite a ) décroît vers doc par le critère spécial des séries alterée, la série etière coverge e x. Puisque a /, par équivalece de séries à termes positifs, la série etière diverge e x. c) Par positivité des termes sommés, o a pour x [ ; ], Or Puisque N f x) N ) si x x N ) si x N ) si ) si + N + Diffusio autorisée à titre etièremet gratuit uiquemet - dd

[http://mp.cpgedupuydelome.fr] édité le 28 décembre 26 Correctios 26 Pour tout M R, il existe u rag N tel que et pour x au voisiage de puis O peut doc affirmer que d) O a et par décalage d idice Puisque x) f x) N N x) f x) si)x + ) si M + ) si x M f x) M f x) x + ) ) si x si x + 2 [ ) )] si si x ) ) ) si si O 3/2 la série etière e secod membre est défiie et cotiue e par covergece ormale de la série de foctios associée. O e déduit [ ) )] x) f x) si) + si si x Il est aussi possible de procéder par les e ε exploitat si ε pour assez grad et 2 x x Exercice 28 : [éocé] Les rayos de covergeces des séries etières défiissats c et s sot ifiis et o recoaît x R, cx) cos x et sx) si x de sorte qu o a déjà x R, cx) 2 + sx) 2 Par opératios sur les séries etières, o sait qu il existe ue suite a ) C N telle que et l o peut doc écrire z C, cz) 2 + sz) 2 x R, a x a z Par uicité des coefficiets d u développable e série etière doc Exercice 29 : [éocé] + a et N, a z C, cz) 2 + sz) 2 a) 2 f z) + f z)) 2 a z + ) z ) + p a 2p z 2p. b) 3 f z) + f jz) + f j 2 z) ) + 3 a + j + j 2) z + p a 3p z 3p. Exercice 3 : [éocé] a) a O) doc R. La suite a ) e ted pas vers doc R et aisi R. b) E réorgaisat les termes sommés et doc T k T a k x k k p a x T a pt+k x pt+k k T x T a k x k k a k x k xt x T Diffusio autorisée à titre etièremet gratuit uiquemet - dd

[http://mp.cpgedupuydelome.fr] édité le 28 décembre 26 Correctios 27 Exercice 3 : [éocé] a) Notos R le rayo de covergece de g. Pour x ] ; R[, S x est absolumet covergete doc la série de terme gééral a x S x xs x b) l est aussi et doc x. Par suite R. Pour x ] ; [, S x a k x k or k a k x k est absolumet covergete doc S x ) est borée. Par suite x R et doc R. Fialemet R. N+ x ] ; [, a x N+ k N+ S x x S x S N+ x N+ + x) À la limite quad N +, o obtiet f x) x)gx) et doc gx) f x) x N S x Exercice 32 : [éocé] Puisque S +, o a R a. Comme a S, o a aussi R a R s. Efi S /S + a + /S + permet par la règle de d Alembert d obteir R s. O coclut R a R s. Pour x <, S x k a k x k x k a x x a x x Exercice 33 : [éocé] O a a S ) )! compte teu de l hypothèse. O peut coclure que S. Exercice 34 : [éocé] a) Pour < r < R, il y a absolumet covergece de a r. O a f r e iθ ) 2 a r e iθ a r e iθ Par produit de Cauchy de séries absolumet covergetes, o obtiet f r e iθ ) 2 k a k a k e i2k )θ r Puisque a r et a r sot absolumet covergetes, par produit de Cauchy, o peut affirmer que k a k a k r coverge. O e déduit que la série des foctios cotiues θ k a ka k e i2k )θ r est ormalemet covergete et doc o peut permuter somme et itégratio : 2π f r e iθ ) 2 dθ 2π a k a k e i2k )θ r dθ Or 2π e ipθ dθ pour tout p Z doc, après simplificatio des termes uls, 2π 2π b) Pour < r < R suffisammet petit a 2 r 2 k f r e iθ ) 2 dθ a m 2 r 2m a r 2 a 2 2π m 2π f r e iθ ) 2 f ) 2 dθ Par itégratio, d ue foctio égative, o obtiet + a 2 r 2. Or il s agit d ue somme de termes positifs, ils sot doc tous uls et o e déduit La foctio f est alors costate. c) Posos Pour tout r >, N+ a 2 r 2 a 2 r 2 N, a f N z) N N a z a 2 r 2 2π 2π f r e iθ ) f N r e iθ ) 2 dθ Diffusio autorisée à titre etièremet gratuit uiquemet - dd

[http://mp.cpgedupuydelome.fr] édité le 28 décembre 26 Correctios 28 Pour p N +, o obtiet Or doc 2π Pour p N +, avec N+ a 2 r2 r 2π f r e iθ ) f N r e iθ ) 2 dθ 2p 2π r 2p f r e iθ ) f N r e iθ ) 2 dθ 2π Pr))2 + N a r ) 2 Or2N ) r 2p r 2p r 2p 2π 2π N+ f r e iθ ) f N r e iθ ) 2 r 2p a 2 r2 r 2p a N+ 2 + N+2 N+2 a 2 r 2 N ) r 2 N+2 dθ r + a 2 r 2 N ) a 2 r + O e déduit a N+ puis, e repreat la démarche avec p N + 2,..., o obtiet successivemet a N+2,... et fialemet f f N C N [X] Exercice 35 : [éocé] Notos a z la série etière dot la somme est égale à f sur B. La foctio f est cotiue sur u compact doc uiformémet cotiue. Pour tout ε >, il existe δ > vérifiat z, z B, z z δ f z) f z ) ε Cosidéros alors r δ et g r : z f rz). Pour tout z B, z rz δ z δ doc f z) gz) ε. Aisi f g,b ε Puisque la série etière a z coverge uiformémet vers f sur tout compact iclus das B, la série etière a r z coverge uiformémet vers g sur B. Il existe doc u polyôme P vérifiat P g,b ε puis f P,B 2ε ce qui permet de coclure. Exercice 36 : [éocé] a) α l pour 2. α + α doc le rayo de covergece de la série etière l)x vaut. De plus, la série etière est grossièremet divergete e et. O e déduit I ] ; [. b) a doc 2 a + 2 a le rayo de covergece de la série etière a x vaut. De plus, la série etière est absolumet covergete e et -. La foctio g est doc défiie sur l itervalle [ ; ]. c) Pour 2, a l l ) / doc E sommat pour allat de 2 à +, a x l)x l )x x gx) x) f x) + l x) d) Puisque a 2 2, la série a est covergete et doc la foctio g est défiie et cotiue sur le segmet [ ; ]. Par suite, la foctio g coverge e et puisque le terme l x) diverge quad x, o obtiet e) Puisque o obtiet quad x +, Il reste à calculer g )... Or g ) + 2 x) f x) l x x f x) f x) gx) l x) x g ) l2) 2 ) l l )) + + 2 ) l 2 et e regroupat les termes pairs et impairs cosécutifs 2N+ 2 ) l l )) N p 2 l 2p 2p 2 ) l2n+) l ) 2 4N N!) 4 2N + )!2N)! l π 2 Diffusio autorisée à titre etièremet gratuit uiquemet - dd

[http://mp.cpgedupuydelome.fr] édité le 28 décembre 26 Correctios 29 e vertu de la formule de Stirlig. Fialemet g ) l π 2 + l2) O e déduit f x) x + 2 l π 2 Exercice 37 : [éocé] Commeços par oter que f est la somme d ue série etière de rayo de covergece R et est doc défiie sur ] ; [. Pour x [ ; [, la foctio t x t2 e t2 l x est décroissate et doc + x t2 dt x 2 x t2 dt E sommat Or x t2 dt x t2 dt f x) + x t2 dt Posos le chagemet de variable u t l x Or l x x quad x doc Exercice 38 : [éocé] e t2 l x dt f x) x e t2 l x dt avec l x < + e u2 du l x π/2 x a) O sait que les séries etières a x et a x ot le même rayo de covergece R otammet car ue série etière et sa série dérivée ot le même rayo de covergece). Puisque a oa l ) et a l oa ) o peut affirmer par ecadremet que la série etière a l )x a aussi pour rayo de covergece R. De plus a k a l k doc la série etière a k k ) x a ecore pour rayo de covergece R. b) Notos que l x a pour rayo de covergece R. O sait l + γ + o) k doc le terme géérale est boré par u certai M. Par suite l)x quad x. Or par produit de Cauchy doc k k x k k l l)x k k Mx l x) k x x x) l x x Mx x O Exercice 39 : [éocé] R, il y a divergece e x et covergece par le CSSA e x. La foctio somme est défiie sur [ ; [. Par applicatio du critère spécial des séries alterées sur [ ; ], l + ) x k l + k,[ ;] ) + k+ x il y a doc covergece uiforme sur [ ; ] et doc cotiuité de la somme e puis fialemet sur [ ; [. Pour étudier la foctio e, o peut exploiter l ecadremet + l O e déduit pour x [ ; [, + x + ) l + ) l + l + ) x x dt t ) Diffusio autorisée à titre etièremet gratuit uiquemet - dd

[http://mp.cpgedupuydelome.fr] édité le 28 décembre 26 Correctios 3 Or Fialemet et Exercice 4 : [éocé] x + x x l x) l x) x) l x) x l + ) x l x) x a) f est la somme d ue série etière de rayo de covergece R. Puisque l + /) /, la série est pas défiie pour x. E revache, o vérifie aisémet la covergece de la série e x e vertu du critère spécial des séries alterées. Fialemet f est défiie sur [ ; [. b) Calculos la somme partielle 2N l + ) ) Par la formule de Stirlig N 2p + l 2p p ) l f ) l 2 π 2p 2p ) l 2N + ) [2N)!]2 [ 2N N! ] 4 Par le chagemet de variable u /x C bijectif, o e modifie par la ature de l itégrale et o a Puisque ) E/x) x Ex) x ) Eu) u dx ) Eu) x du Ex) du u u du x + la ature de l itégrale et sa valeur sot doées par la limite de + ) Eu) O peut coclure u du k k+ k ) E/x) x ) k du u dx l 2 π k ) k l + ) k c) O peut écrire O a alors D ue part et d autre part O peut doc coclure l + ) ) + ε avec ε O 2 f x) x x + ε x l x) x + ε x ε < + f x) l x) x Exercice 4 : [éocé] Notos que l itégrale défiissat a coverge car th t. a) Pour t, th t 2 th t t 2 t 2 E itégrat et e exploitat th, o obtiet a. O e déduit que R. Pour x, a x coverge e vertu du critère spécial des séries alterées car a ) décroît vers. Pour x, a x diverge par l équivalet précédet. La foctio somme est défiie sur [ ; [. b) Pour x [ ; ], o peut appliquer le critère spécial des séries alterées à la série a x et affirmer a k x k a + x + a + k+ ce qui assure la covergece uiforme de la série. Par suite la foctio somme est cotiue e. c) O a a th Diffusio autorisée à titre etièremet gratuit uiquemet - dd