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Niveau maths spé
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Convergence Série de fonction cos(nx)/n^a

Posté par
maxmaths65
19-11-17 à 20:08

Bonjour,
Je bloque sur un exercice de Spé :
La fonction \sum_{n=1}^{+ \infty }f_{\alpha} : x \rightarrow cos(nx)/n^\alpha
Je dois déterminer l'ensemble des valeurs réelles de Alpha pour lesquels f est :
- définie
- continue
- C^1
Pour le domaine de définition, je cherche le domaine max de convergence simple de de la Série numérique
Mais pour se faire je bloque...
Pareil pour la suite....
Merci

malou > ***balises Ltx ajoutées***

Posté par
boninmi
re : Convergence Série de fonction cos(nx)/n^a 19-11-17 à 20:52

Tu peux au moins majorer en valeur absolue le terme général par 1/n , série connue, ce qui permet de tirer quelques premières conclusions.

Posté par
maxmaths65
re : Convergence Série de fonction cos(nx)/n^a 19-11-17 à 21:10

Précision : Le symbole somme est à placer devant le Cos, pas devant f bien sûr.
Pour ce que vous me dites, on aura les condition d'absolue convergence (peut être incomplètes...)
Merci

Posté par
etniopal
re : Convergence Série de fonction cos(nx)/n^a 19-11-17 à 23:13

Soit a > 0 .
   Pour n * et x on pose un(x) = cos(nx)/na et fn = u1 + u1  +.....+ un .
Chaque fn est paire et 2-périodique .
Il est facile  de voir si fn (0) et fn(/2) convergent .
De même si a > 0 , je pense que tu sais montrer que la suite n   fn converge uniformément .

On se limite donc à des x de  ]0 , [ .
Pour voir que  la suite n   fn(x) converge on montre qu'elle  est de Cauchy .
Pour ça on prend p et q dans * et on cuisine   (à la façon de M. Abel )   fp + q(x) - fp (x)  càd u p (x) + u p+1 (x) +....+ u p + q (x)

On pose A0 = cos(px) , A1 = cos((p + 1)x) ,....., An = cos(px) + cos((p + 1)x) +.......+ cos((p + n)x) , .....
de sorte que u p (x) + u p+1 (x) +....+ u p + q (x) =  A0/pa + (A1 - A0)/(p + 1)a + .....+ (Ap+q - Ap+q-1)/(p + q)a
=A0(1/pa - 1/(p+1)a) +  A1 (1/(p+1)a  - 1/(p+2)a) +........

On continue en majorant chaque |Ak| par 1/sin(x/2) ( majoration obtenue en condensant  An = cos(px) + cos((p + 1)x) +.......+ cos((p + n)x) , qu'on a certainement du te demander de faire en exo si ce n'a pas été fait en cours ).

Posté par
luzak
re : Convergence Série de fonction cos(nx)/n^a 20-11-17 à 10:28

Bonjour !
Tu devrais commencer par les cas faciles \alpha>1 (définition et continuité) et \alpha>2 (dérivabilité).

Si tu ne connais pas le théorème d'Abel tu suis les conseils de etniopal (ou cherche des documents sur "transformation d'Abel", "condition suffisante d'Abel", "convergence uniforme des séries trigonométriques") mais ce sera du boulot si tu dois tout retrouver tout seul !



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