Séries entières et séries de Fourier

Exo 15

Commencez par chercher à résoudre l'exercice par vous-même.

Si vous manquez d'idée pour débuter, consultez l'indice fourni et recommencez à chercher.

Une solution détaillée vous est ensuite proposée.

Soit la fonction définie par : est la partie entière de .

Question

Déterminer la série de Fourier de .

Indice

Calculez les coefficients trigonométriques en intégrant par parties.

Solution

La fonction est périodique de période et continue par morceaux sur .

Donc : et .

Et pour tout entier :

, et : .

On intègre par parties :

.

.

Conclusion : La série de Fourier de est .

Question

Etudier la convergence de cette série de Fourier et en déduire la somme : .

Indice

Utilisez le théorème de Dirichlet, puis une valeur particulière de .

Solution

La fonction est de classe par morceaux sur .

Donc, d'après le théorème de Dirichlet, sa série de Fourier converge simplement vers la fonction régularisée de .

Or la fonction est continue sur . Donc : .

Donc : .

Pour : si est pair, et : si est impair.

Donc : . Or : .

Conclusion : .

Question

Calculer la somme : .

Indice

Utilisez la formule de Parseval.

Solution

La fonction est continue par morceaux sur .

Donc on peut lui appliquer la formule de Parseval :

. Donc : .

Conclusion : .

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