exo7 5782

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Développer en série de Fourier les fonctions suivantes puis déterminer la valeur des sommes indiquées :

1) (**) f : R→Rf~:~\Rr\rightarrow\Rr 2π2\pi-périodique paire telle que ∀x∈[0,π]\forall x\in[0,\pi], f(x)=1−2xπf(x)=1-\frac{2x}{\pi}. En déduire ∑n=0+∞1(2n+1)2\sum_{n=0}^{+\infty}\frac{1}{(2n+1)^2}, ∑n=1+∞1n2\sum_{n=1}^{+\infty}\frac{1}{n^2} et ∑n=1+∞1n4\sum_{n=1}^{+\infty}\frac{1}{n^4}.

2) (**) f : R→Rf~:~\Rr\rightarrow\Rr 2π2\pi-périodique impaire telle que ∀x∈[0,π]\forall x\in[0,\pi], f(x)=x(π−x)f(x)=x(\pi-x). En déduire ∑n=0+∞(−1)n(2n+1)3\sum_{n=0}^{+\infty}\frac{(-1)^n}{(2n+1)^3}, ∑n=0+∞1(2n+1)6\sum_{n=0}^{+\infty}\frac{1}{(2n+1)^6} et ∑n=1+∞1n6\sum_{n=1}^{+\infty}\frac{1}{n^6}.

3) (**) f : R→Rf~:~\Rr\rightarrow\Rr 2π2\pi-périodique telle que ∀x∈]−π,π]\forall x\in]-\pi,\pi], f(x)=sin⁡(x2)f(x)=\sin\left(\frac{x}{2}\right). En déduire ∑n=0+∞(−1)n2n+116n2+16n+3\sum_{n=0}^{+\infty}(-1)^n\frac{2n+1}{16n^2+16n+3}.

4) (***) f : R→Rf~:~\Rr\rightarrow\Rr 2π2\pi-périodique telle que ∀x∈[−π,π]\forall x\in[-\pi,\pi], f(x)=ch⁡(λx)f(x)=\ch(\lambda x) (λ\lambda réel strictement positif donné). En déduire ∑n=1+∞(−1)nλ2+n2\sum_{n=1}^{+\infty}\frac{(-1)^n}{\lambda^2+n^2}, ∑n=1+∞1λ2+n2\sum_{n=1}^{+\infty}\frac{1}{\lambda^2+n^2} et ∑n=1+∞1(λ2+n2)2\sum_{n=1}^{+\infty}\frac{1}{(\lambda^2+n^2)^2}.

5) (**) f : R→Rf~:~\Rr\rightarrow\Rr telle que ∀x∈R\forall x\in\Rr, f(x)=sup(0,sin⁡x)f(x)=\text{sup}(0,\sin x). En déduire ∑n=1+∞14p2−1\sum_{n=1}^{+\infty}\frac{1}{4p^2-1}.

Exercice IjIT

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