Soit la fonction f de vers définie comme suit :
1. Représenter graphiquement f sur l'intervalle . Le plan sera muni d'un repère orthogonal : 2 cm en abscisse et 5 cm en ordonnées).
On se propose de calculer les coefficients et du développement en série de Fourier de la fonction f
2. Justifier que, pour tout entier naturel n, on a :
3. Calculer
4. Calculer
5. Calculer en fonction de n pour . En déduire et
6. Écrire un développement en série de Fourier de la fonction f
- À faire.
- car f est paire.
- On a :
car .
Donc .
Le numérateur s'annule pour n impair, et vaut 4 pour n pair, d'où la formule souhaitée. - Connaissant les valeurs de tous les coefficients de Fourier trigonométriques, on écrit :
Soit la fonction g définie sur par :
7. Démontrer que g est paire, qu'elle est périodique et admet pour période
On étudie g sur l'intervalle
8. Calculer g'(t) et démontrer que l’on a .
9. En déduire le sens de variation de g sur l'intervalle
10. Sur le graphique de la question 1 dessiner la courbe représentative de g sur . On placera les tangentes à cette courbe aux points d'abscisses 0 et
7. La parité et la périodicité de g sont évidentes, parce que la fonction cosinus est paire et périodique. Un simple calcul montre que
8.
Pour factoriser, il suffit de remarquer que