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Programme de mathématiques MP, MPI

A - Suites et séries de fonctions

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142 exercices
Texte officiel du programme

Les objectifs de cette section sont les suivants :

  • définir différents modes usuels de convergence des suites et séries de fonctions ;
  • étudier la stabilité des propriétés des fonctions par passage à la limite ;
  • introduire la thématique de l’approximation, reliée à la notion topologique de densité, à travers deux théorèmes d’approximation uniforme susceptibles de nombreuses applications.

La technique n’est pas un but en soi. On privilégie les exemples significatifs : construction de fonctions solutions de problèmes (équations fonctionnelles ou différentielles, par exemple), mise en évidence de fonctions aux propriétés remarquables...

En vue des applications aux équations différentielles linéaires, les fonctions considérées sont à valeurs dans un espace normé de dimension finie. Dans la pratique, on se limite pour l’essentiel au cas de fonctions à valeurs dans $\mathbb{R}$ ou $\mathbb{C}$. On peut commencer par traiter le programme dans ce cadre et expliquer brièvement l’extension au cas général.

Les fonctions sont définies sur une partie $A$ d’un espace vectoriel $E$ de dimension finie et à valeurs dans un espace vectoriel normé $F$ de dimension finie.

L2 Analyse Suite et série de fonctions solution

exo7 5730

Soit \(f(x) =\sum_{n=1}^{+\infty}\frac{x^n\sin(nx)}{n}\).

L2 Analyse Suite et série de fonctions solution

exo7 5731

Soit \(f(x) =\sum_{n=1}^{+\infty}\frac{(-1)^{n-1}}{\ln(nx)}\).

L2 Analyse Suite et série de fonctions solution

exo7 5732

Etudier (convergence simple, convergence absolue, convergence uniforme, convergence normale) les séries de fonctions de termes généraux :

L2 Analyse Suite et série de fonctions solution

exo7 5733

Montrer que pour tout réel \(a > 0\), ...

L2 Analyse Suite et série de fonctions solution

exo7 5734

Pour \(n\in\Nn^*\), soit ...

L2 Analyse Suite et série de fonctions solution

exo7 5735

Pour \(n\in\Nn^*\) et \(t\in\Rr\), soit ...

L2 Analyse Suite et série de fonctions solution

exo7 5737

Pour \(x\in]-1,1[\), on pose \(f(x)=\sum_{n=1}^{+\infty}x^{n^2}\). Trouver un équ ...

L2 Analyse Suite et série de fonctions solution

exo7 5739

Montrer que \(\int_{0}^{1}x^{-x}\;dx =\sum_{n=1}^{+\infty}\frac{1}{n^n}\) et ...

L2 Analyse Suite et série de fonctions solution

exo7 5743

Montrer que pour \(x\) réel de \([0,1[\), ...

L2 Analyse Suite et série de fonctions solution

exo7 5744

Montrer que pour tout réel \(x\), ...

L2 Analyse Série entière solution

exo7 5749

Soient \(P_n =\sum_{k=0}^{n}\frac{X^k}{k!}\) et \(R > 0\) donné. Montrer que p ...

L2 Analyse Série entière solution

exo7 5751

Pour \(n\in\Nn\), on pose \(W_n=\int_{0}^{\pi/2}\cos^nt\;dt\). Rayon de convergen ...

L2 Analyse Série entière solution

exo7 5753

Calculer \(\sum_{n=0}^{+\infty}\frac{x^n}{4n^2-1}\) pour \(x\) dans ...

L2 Analyse Intégration solution

exo7 5765

Pour \(n\in\Nn^*\) et \(x\in]0,+\infty[\), on pose ...

L2 Analyse Equation différentielle solution

exo7 5878

Déterminer le rayon de convergence puis calculer \(\sum_{n=0}^{+\infty}(-1)^{n-1} \frac{C_{2n}^n}{2n-1}x^n\) quand ...

L2 Analyse Intégration solution

exo7 5911

Calculer le volume de \(B=\{(x_1,\ldots,x_n)\in\Rr^n/\;x_1^2+\ldots+x_n^2\leqslant1\}\) (boule unité fermée de ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales solution

exo7 5917

En utilisant la définition d’une fonction intégrable au sens de Riemann, montrer les propriétés suivantes :

L1 Analyse Calcul d'intégrales solution

exo7 5922

Pour tout \(n\in\mathbb{N}\), on définit \(f_{n}~:]0,1]\rightarrow\mathbb{R}\) pa ...

L3 Topologie Continuité, uniforme continuité

exo7 6071

On note pour tout \(x\in \Rr, \ \varphi(x)=\) dist\((x,\Zz)\).

L3 Topologie Compacité

exo7 6175

Montrer que toute fonction réglée sur \([0,1]\) s’approche uniformément par des fonctions en escalier.

L3 Topologie Compacité

exo7 6187

Montrer que la boule unité fermée d’un evn de dimension finie est compacte.

L3 Topologie Compacité

exo7 6200

Soit \(E=C_b(\Rr)\) muni de la norme uniforme; pour \(f\in E\), on note ...

L3 Topologie Application linéaire bornée

exo7 6205

Soit \(E=C([0,1])\), \(\mu(x)=\int_0^1 x(t)\ dt\), ...

L3 Topologie Continuité, uniforme continuité

exo7 6243

Soit \((f_n)\) une suite d’applications croissantes de \([0,1]\) dans ...

L3 Topologie Continuité, uniforme continuité

exo7 6247

Soit \((f_n)\) une suite de fonctions réelles convergeant uniformément vers \(f\) ...

L3 Calcul différentiel Différentiabilité, calcul de différentielles

exo7 6263

Soit \(\Omega\) un ouvert convexe de \(\Rr^n\) et ...

L3 Equation différentielle Solution maximale

exo7 6319

On construit de proche en proche la suite de fonctions réelles \((y_n)\) par la relation ...

L3 Equation différentielle Théorème de Cauchy-Lipschitz

exo7 6335

On cherche à résoudre le problème \[x'= t^2 +t x\quad , \quad x(0) = 0 \; .\] Écrire l’équation intégrale as ...

L3 Analyse complexe Fonction logarithme et fonction puissance

exo7 6655

On se propose de calculer les sommes de séries convergentes pour \(0<t<2\pi\)

...

L3 Analyse complexe Autre

exo7 6740

Soit \(w=|w|e^{i\theta}\) un nombre complexe.

L1 Analyse Continuité, limite et étude de fonctions réelles

exo7 693

Soit \(g:[a,b]\rightarrow {\Rr}\) une fonction telle que : ...

L1 Analyse Continuité, limite et étude de fonctions réelles

exo7 694

Donner un exemple de fonction qu’on ne puisse approcher à \(\epsilon\) près par des fonctions en escaliers.

L1 Analyse Continuité, limite et étude de fonctions réelles

exo7 695

On dit qu’un ensemble \(A\) de fonctions définies sur un intervalle \(I=[a,b]\) d ...

L1 Analyse Continuité, limite et étude de fonctions réelles

exo7 696

On dit qu’une suite \((f_{n})_{n\in \Nn}\) de fonctions définies sur \(I=[a,b]\) ...

L2 Analyse Suite et série de fonctions

exo7 7542

Soit \(d\) un entier naturel. Montrer qu’une suite de polynômes ...

L2 Analyse Suite et série de fonctions

exo7 7543

Montrer que la série \(\sum_{n\geq 1}\frac{(-1)^n}{z+n}\) converge de façon compacte sur ...

L3 Analyse complexe Fonction logarithme et fonction puissance

exo7 7548

On définit \(\cosh z\) comme la somme de la série \(\sum \frac{z^{2n}}{(2n)!}\) e ...

L3 Analyse complexe Fonction logarithme et fonction puissance

exo7 7553

On rappelle que pour tout entier naturel \(n\), et tout nombre complexe \(z\), ...

L3 Analyse complexe Autre solution

exo7 7599

Paramétrer le cercle unité parcouru dans le sens trigonométrique.

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 779

Soient \(f \in C^{1} ([a, b], \Rr)\) et ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 797

Soit \(f:[0,1]\rightarrow {\Rr}\) une application continue par morceaux, continue en ...

L2 Analyse Série de Fourier solution

Introduction aux séries de Fourier

Peut-on reconstruire une fonction périodique à partir des fonctions ...