exo7 4592

Soit (an)(a_n) une suite complexe donnée, on construit dans cet exercice une fonction f:R→Rf:\R \to \R de classe C∞\mathcal{C}^\infty telle que pour tout entier nn on ait f(n)(0)=n! anf^{(n)}(0) = n!\,a_n.

Soit φ:R→R\varphi : \R \to \R une fonction de classe C∞\mathcal{C}^\infty vérifiant : ∀ x∈[−1,1], φ(x)=1\forall\ x\in{[-1,1]},\ \varphi(x)=1 et ∀ x∉[−2,2], φ(x)=0\forall\ x\notin{[-2,2]},\ \varphi(x)=0 (l’existence de φ\varphi fait l’objet de la question 2.). On pose φn(x)=xnφ(x)\varphi_n(x) = x^n\varphi(x), Mn=max⁡(∥φn′∥∞,…,∥φn(n)∥∞)M_n = \max(\|\varphi_n'\|_\infty,\dots,\|\varphi_n^{(n)}\|_\infty) et f(x)=∑n=0∞anxnφ(λnx)f(x) = \sum_{n=0}^\infty a_nx^n\varphi(\lambda_nx) où (λn)(\lambda_n) est une suite de réels strictement positifs, tendant vers +∞+\infty et telle que ∑∣an∣Mn/λn\sum |a_n|M_n/\lambda_n converge.

1

Montrer que ff est bien définie, est de classe C∞\mathcal{C}^\infty sur R\R et vérifie f(n)(0)=n! anf^{(n)}(0) = n!\,a_n.

2

Construction de φ\varphi : à l’aide de fonctions du type x↦exp⁡(−1/x)x \mapsto\exp(-1/x) construire une fonction ψ\psi de classe C∞\mathcal{C}^\infty sur [0,+∞[[0,+\infty[ nulle sur [0,1]∪[2,+∞[[0,1]\cup[2,+\infty[ et strictement positive sur ]1,2[]1,2[.

Vérifier alors que φ(x)=∫t=∣x∣+∞ψ(t) dt/∫t=0+∞ψ(t) dt\varphi(x) = \int_{t=|x|}^{+\infty}\psi(t)\,d t\Bigm/ \int_{t=0}^{+\infty}\psi(t)\,d t convient.

Exercice 33to

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