Exercice 12-04
Soit \(f\) une fonction paire (resp. impaire) possédant un \(DL(n)\) autour de \(x_0=0\): \[ f(x)=a_0+a_1x+a_2x^2+\cdots+a_nx^n+x^n\varepsilon(x)\,. \] Montrer que tous les coefficients d'indices impairs (resp. pairs) sont nuls.
On a déjà remarqué une manifestation de ce résultat général vu ici, où a calculé

On partira du \(DL(n)\) \[f(x)=a_0+a_1x+a_2x^2+\cdots+a_{2n+1}x^{2n+1}+x^{2n+1}\varepsilon(x)\,, \] et on utilisera la condition \(f(x)=f(-x)\) pour en déduire quelque chose sur les coefficients d'indices impairs.

Soit \(f\) une fonction paire, possédant un développement limité d'ordre impair \(2n+1\). En soustrayant les expressions \[\begin{aligned} f(x)&=a_0+a_1x+a_2x^2+\cdots+a_{2n+1}x^{2n+1}+x^{2n+1}\varepsilon(x)\\ f(-x)&=a_0-a_1x+a_2x^2+\cdots-a_{2n+1}x^{2n+1}-x^{2n+1}\varepsilon(-x)\,, \end{aligned}\] on obtient \[ 0=2a_1x+2a_3x^3+\cdots +2a_{2n+1}x^{2n+1}+x^{2n+1} \underbrace{2(\varepsilon(x)+\varepsilon(-x))}_{=\phi(x)}\,. \] Comme \(\phi(x)\to 0\) lorsque \(x\to 0\), il faut interpréter cette expression comme le développement limité de la fonction nulle (le ''\(0\)'' de gauche) autour de zéro. Mais la partie principale de ce développement étant forcément le polynôme nul, l'unicité des coefficients implique que \[ a_1=a_3=a_5=\cdots =a_{2n+1}=0\,.\] Ainsi, la partie principale du développement limité de \(f\) ne contient que des puissances paires.

Remarque: on n'a pas utilisé de formule de Taylor.

Le raisonnement pour une fonction impaire est similaire.