Exercice 12-04
Soit ff une fonction paire (resp. impaire) possédant un DL(n)DL(n) autour de x0=0x_0=0: f(x)=a0+a1x+a2x2++anxn+xnε(x). 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)DL(n) f(x)=a0+a1x+a2x2++a2n+1x2n+1+x2n+1ε(x),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)f(x)=f(-x) pour en déduire quelque chose sur les coefficients d'indices impairs.

Soit ff une fonction paire, possédant un développement limité d'ordre impair 2n+12n+1. En soustrayant les expressions f(x)=a0+a1x+a2x2++a2n+1x2n+1+x2n+1ε(x)f(x)=a0a1x+a2x2+a2n+1x2n+1x2n+1ε(x),\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=2a1x+2a3x3++2a2n+1x2n+1+x2n+12(ε(x)+ε(x))=ϕ(x). 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 ϕ(x)0\phi(x)\to 0 lorsque x0x\to 0, il faut interpréter cette expression comme le développement limité de la fonction nulle (le ''00'' de gauche) autour de zéro. Mais la partie principale de ce développement étant forcément le polynôme nul, l'unicité des coefficients implique que a1=a3=a5==a2n+1=0. a_1=a_3=a_5=\cdots =a_{2n+1}=0\,. Ainsi, la partie principale du développement limité de ff ne contient que des puissances paires.

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

Le raisonnement pour une fonction impaire est similaire.