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Programme de mathématiques PC

c) Régularité de la somme d’une série de fonctions

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11 exercices
Texte officiel du programme
ContenusCapacités et commentaires
Continuité de la somme d’une série de fonctions :
si une série $\sum f_n$ de fonctions continues sur $I$ converge uniformément sur $I$, alors sa somme est continue sur $I$.
En pratique, on vérifie la convergence uniforme sur tout segment, ou sur d’autres intervalles adaptés à la situation.
Théorème de la double limite :
si une série $\sum f_n$ de fonctions définies sur $I$ converge uniformément sur $I$ et si, pour tout $n$, $f_n$ admet une limite $\ell_n$ en $a$ borne de $I$ (éventuellement infinie), alors la série $\sum \ell_n$ converge, la somme de la série admet une limite en $a$ et :
$\displaystyle\sum_{n=0}^{+\infty} f_n(x) \xrightarrow[x\to a]{} \sum_{n=0}^{+\infty} \ell_n.$
La démonstration est hors programme.
Intégration de la somme d’une série de fonctions sur un segment :
si une série $\sum f_n$ de fonctions continues converge uniformément sur $[a,b]$ alors la série des intégrales est convergente et :
$\displaystyle\int_a^b \sum_{n=0}^{+\infty} f_n(t)\,\mathrm{d}t = \sum_{n=0}^{+\infty} \int_a^b f_n(t)\,\mathrm{d}t.$
Dérivation de la somme d’une série de fonctions :
si une série $\sum f_n$ de classe $\mathscr{C}^1$ converge simplement sur un intervalle $I$ et si la série $\sum f_n'$ converge uniformément sur $I$, alors la somme $\displaystyle\sum_{n=0}^{+\infty} f_n$ est de classe $\mathscr{C}^1$ sur $I$ et sa dérivée est $\displaystyle\sum_{n=0}^{+\infty} f_n'$.
En pratique, on vérifie la convergence uniforme sur tout segment ou sur d’autres intervalles adaptés à la situation.
Extension à la classe $\mathscr{C}^k$ sous hypothèse similaire à celle décrite dans le cas des suites de fonctions.
L2 Analyse Série entière

exo7 4580

Vérifier que pour \(x\in{]0,+\infty[}\) on a : ...

L2 Analyse Série entière solution

exo7 4590

Soit \(f(x) = \sum_{n=0}^\infty e^{-n+n^2ix}\). Montrer que \(f\) est de classe ...

L2 Analyse Série entière solution

exo7 4591

Soit \(\alpha>0\). On considère la fonction \(f_\alpha\) : ...

L2 Analyse Série entière solution

exo7 4592

Soit \((a_n)\) une suite complexe donnée, on construit dans cet exercice une fonction ...

L2 Analyse Série entière solution

exo7 4609

Établir la convergence puis calculer la valeur de \(\int_{t=0}^1 \frac{\ln(t^2)\ln(1-t^2)}{t^2}\,d t\).

L2 Analyse Série entière

exo7 4610

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L2 Analyse Série entière

exo7 4611

Montrer que la longueur d’une ellipse de demi-axes \(a,b\) est : ...

L2 Analyse Série entière

exo7 4612

Soit \(f(z) = \sum_{n=0}^\infty a_nz^n\) une série de rayon \(R>0\). Montrer, ...

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exo7 4617

Soit \((a_n)\) une suite réelle avec \(a_0=0\) et ...

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 ...