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Étudier la convergence de la série S(x)=n=1∑∞n3nsin(x)−cos(x) - Exercice 1
15 min
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A vous de jouer !
Question 1
Soit n un nombre entier naturel non nul. Soit x un nombre réel.
On considère la série réelle de fonctions S(x)=n=1∑∞n3nsin(x)−cos(x). Étudier la convergence de la série S(x).
Correction
Soit n un nombre entier naturel non nul. Soit x un nombre réel : x∈R. On pose : un(x)=n3nsin(x)−cos(x) On a : ∀x∈R,−(n+1)⩽nsin(x)−cos(x)⩽n+1 Ce qui nous permet d'écrire que : ∀x∈R,−n3n+1⩽n3nsin(x)−cos(x)⩽n3n+1 Ce qui nous permet d'écrire que : ∀x∈R,∣∣n3nsin(x)−cos(x)∣∣⩽n3n+1 Soit encore : ∀x∈R,∣∣n3nsin(x)−cos(x)∣∣⩽n3n+n31 Et comme n est non nul, on a alors : ∀x∈R,∣∣n3nsin(x)−cos(x)∣∣⩽n21+n31 Comme les deux séries numériques, n=1∑∞n21 et n=1∑∞n31, sont deux séries de Riemann convergentes alors leur somme forme une série numérique également convergente. En vertu du critère de Weierstrass, la série S(x)=n3nsin(x)−cos(x) est normalement convergente, par rapport à la variable réelle x, sur R. De fait, cette série est, sur R, également uniformément convergente et cela implique sa simple convergence sur ce même intervalle.
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