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Angles Série Convergente

N'hésitez pas à nous envoyer des problèmes avec ou sans solution, afin de les insérer dans cette section.

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  Question N°2 de Guy Philippe (02/05/01) à 12h03

Bonjour à tous,
Qq1 pourraît-il me rappeler la preuve de l'implication :
Si la série de terme général u(n)>0 diverge avec pour somme partielle S(n) et
si a>1 alors la série de terme général  u(n)/(S(n))^a converge.
D'avance merci
GP
Question N°1 de Jean Jacquelin (07/03/01) :

Soit une série p(n) définie par la relation de récurrence suivante: p(n)=p(n-1)+p(n-2)/((2n-1)(2n-3)) avec p(0)=1 et p(1)=0. Montrer que p(n) tends vers 1/e lorsque n tends vers l'infini.

Note: Ce problème est une extension (à résoudre) d'un problème posé sur le site www.les-mathematiques.net et résolu par Monsieur Pierre RENFER.

  Précision de Jean Jacquelin (10/03/01 à 20 h 22) :

Réponse à la précision demandée par Monsieur HOUBARD: Non, ce n'est pas la somme des termes de la série dont il est question. On demande de démontrer que p(n) tends vers 1/e lorsque n tends tends vers l'infini, autrement dit que p(infini)=1/e.

  Réponse de Jeanlis à la question N°1 (21/06/01 à 17 h 18) :
Tel qu'il est rédigé l'exercice concerne une suite récurrente à trois termes et non pas une série. Et moi aussi je n'ai pas trouvé 1/e comme limite à p(n). Je pense que la limite est bien celle indiquée, mais l'équation récurrente est mal donnée. Il faut que l'auteur revoit sa copie.

jeanlismonde@chello.fr

  Réponse de Alban Da Silva à la question N°2 (24/05/01 à 19 h 29) :
A la question n°2, série convergente, voici ma réponse

Le a>1 fait penser à mon avis à ….

On ecrit donc : (ingénieux n’est-il pas… ?) , puis en sommant :

Comme la série à termes positifs diverge, Sn tend vers l’infini quand n tend vers l’infini, donc Sn est plus grand que 1 à partir d’un certain rang.

Donc à partir d’un certain rang :et donc la suite des sommes partielles est bornée.

La sérieà termes positifs est donc convergente.

Nouvelle question : Mq si 1 la série précédente diverge…..

Cordialement

Alban Da Silva


Puce1.gif (552 octets) Réponse de J-P Houbard (09/03/01 à 10 h 10):
Je suppose que ce qui tend vers 1/e est la somme des termes de la série pour n prenant les valeurs de 1 à + l’infini.

Si c’est bien cela qu’il faut démontrer, je me suis probablement trompé quelque part dans mon raisonnement car je trouve que c’est faux.

Malgré la probabilité que ce qui suit est faux, je vous le livre quand même car cela pourrait donner une piste de réflexion à un autre internaute pour résoudre le problème.

Notation utilisée : [S n=1->+infini] (p(n) signifie Somme pour n de 1 à + l’infini des termes de p(n).

Soit à calculer : [S n=1->+infini] (p(n)
Calculons le poids de p(k) dans la somme (puisque p(k) apparaît dans plusieurs termes par la récurrence)

p(k) = [p(k-1) + p(k-2)]/[(2k-1).(2k-3)]

p(k+1) = [p(k) + p(k-1)]/[(2k+1).(2k-1)]

p(k+2) = [p(k+1) + p(k)]/[(2k+3).(2k+1)]

Dans les membres de droite, on voit apparaître p(k) en 2 endroits.

Le poids de p(k) dans la somme des membres de droite est après simplification de [2.p(k)]/[(2k-1).(2k+3)]

En calculant numériquement la valeur dans la somme des membres de droite pour p(k-1) et p(k-2) lorsque k =1 et 2 (donc les poids de p(0) et p(-1) ), on trouve 1/3.

On peut donc écrire [S n=1->+infini] (p(n) = 1/3 + [S n=1->+infini] (2.p(n) / [(2n-1) . (2n+3)]

On peut aussi faire la somme en 2 fois et écrire :

1/3 + [S n=1->4] (2.p(n) / [(2n-1) . (2n+3)] + [S n=5->+infini] (2.p(n) / [(2n-1) . (2n+3)]

Si dans la 3 ème partie, on remplace [S n=5->+infini] (2.p(n) / [(2n-1) . (2n+3)] par une autre somme dont chaque membre est supérieur, le résultat devra être supérieur. Remplaçons le par [S n=5->+infini] (2.p(5) / (4n²)

Comme p(5)>=p(n) et 4n² < (2n-1) . (2n+3) pour n >=5, il vient

[S n=5->+infini] (2.p(5) / (4n²) > [S n=5->+infini] (2.p(n) / [(2n-1) . (2n+3)]

Donc on a

1/3 + [S n=1->4] (2.p(n) / [(2n-1) . (2n+3)] + [S n=5->+infini] (2.p(5) / (4n²) > [S n =1->+infini] (p(n)

En calculant numériquement 1/3 + [S n=1->4] (2.p(n) / [(2n-1) . (2n+3)] = 0.36633088... et en mettant en évidence les constantes de la somme restante ->

0.36633088 + [p(5) / 2] . [S n=5->+infini] (1 / n²) > [S n =1->+infini] (p(n)

Toute récurrence ayant disparu du membre de gauche de cette inéquation, le calcul de la somme devient aisé et en remplaçant p(5) par sa valeur numérique, il vient:

0.36638.. > [S n =1->+infini] (p(n)

Or 1/e = 0.367879...

Des 2 lignes précédentes, on conclut que [S n =1->+oo] (p(n) ne peut être égal à 1/e.

On peut dire de ce qui précède que :

0.36633088 < [S n =1->+infini] (p(n) < 0.36639

Puce1.gif (552 octets) Précision de Jean Jacquelin (10/03/01 à 20 h 22):

Réponse à la précision demandée par Monsieur HOUBARD: Non, ce n'est pas la somme des termes de la série dont il est question. On demande de démontrer que p(n) tends vers 1/e lorsque n tends tends vers l'infini, autrement dit que p(infini)=1/e.

 

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