Bon, déjà, ta fonction est paire, donc on peut se restreindre à l'étude sur R+. Comme tu le dis, il n'y a pas de problèmes pour x strictement positif. Pour x=0, il te faut étudier l'existence de l'intégrale de 0 à +infini de arctan(t)/t (bon, elle n'existe pas, mais il faut le prouver)
Pour la suite, je te laisse réfléchir 