Séries à termes positifs

Documents pareils
Séries réelles ou complexes

. (b) Si (u n ) est une suite géométrique de raison q, q 1, on obtient : N N, S N = 1 qn+1. n+1 1 S N = 1 1

Limites des Suites numériques

Comportement d'une suite

Etude de la fonction ζ de Riemann

x +1 + ln. Donner la valeur exacte affichée par cet algorithme lorsque l utilisateur entre la valeur n =3.

Suites et séries de fonctions

CHAPITRE 2 SÉRIES ENTIÈRES

Chapitre 3 : Fonctions d une variable réelle (1)

14 Chapitre 14. Théorème du point fixe

* très facile ** facile *** difficulté moyenne **** difficile ***** très difficile I : Incontournable

Convergences 2/2 - le théorème du point fixe - Page 1 sur 9

1 Mesure et intégrale

Exo7. Déterminants. = 4(b + c)(c + a)(a + b). c + a c + b 2c Correction. b + a 2b b + c. Exercice 2 ** X a b c a X c b b c X a c b a X

[ édité le 10 juillet 2014 Enoncés 1. Exercice 6 [ ] [correction] Si n est un entier 2, le rationnel H n =

* très facile ** facile *** difficulté moyenne **** difficile ***** très difficile I : Incontournable

Intégration et probabilités ENS Paris, TD (20)13 Lois des grands nombres, théorème central limite. Corrigé :

Processus et martingales en temps continu

STATISTIQUE : TESTS D HYPOTHESES

Exercice I ( non spé ) 1/ u 1 = u / Soit P la propriété : u n + 4. > 0 pour n 1. P est vraie au rang 1 car u 1

II LES PROPRIETES DES ESTIMATEURS MCO 1. Rappel : M1 LA REGRESSION : HYPOTHESES ET TESTS Avril 2009

Séquence 5. La fonction logarithme népérien. Sommaire

Les Nombres Parfaits.

STATISTIQUE AVANCÉE : MÉTHODES

Baccalauréat S Asie 19 juin 2014 Corrigé

16.1 Convergence simple et convergence uniforme. une suite de fonctions de I dans R ou C.

LES ÉCLIPSES. Éclipser signifie «cacher». Vus depuis la Terre, deux corps célestes peuvent être éclipsés : la Lune et le Soleil.

20. Algorithmique & Mathématiques

Cours de Statistiques inférentielles

Dénombrement. Introduction. 1 Cardinaux d'ensembles nis. ECE3 Lycée Carnot. 12 novembre Quelques dénitions

TRANSFERT DE CHARGE DANS UN RÉSEAU DE PROCESSEURS TOTALEMENT CONNECTÉS (*) par Maryse BÉGUIN ( 1 )

EXERCICES : DÉNOMBREMENT

Dénombrement. Chapitre Enoncés des exercices

FEUILLE D EXERCICES 17 - PROBABILITÉS SUR UN UNIVERS FINI

Groupe orthogonal d'un espace vectoriel euclidien de dimension 2, de dimension 3

SÉRIES STATISTIQUES À DEUX VARIABLES

Introduction : Mesures et espaces de probabilités

Chap. 5 : Les intérêts (Les calculs financiers)

Séries numériques. Chap. 02 : cours complet.

Consolidation. C r é e r un nouveau classeur. Créer un groupe de travail. Saisir des données dans un groupe

3.1 Différences entre ESX 3.5 et ESXi 3.5 au niveau du réseau. Solution Cette section récapitule les différences entre les deux versions.

Processus géométrique généralisé et applications en fiabilité

4 Approximation des fonctions

Solutions particulières d une équation différentielle...

PROMENADE ALÉATOIRE : Chaînes de Markov et martingales

2 ième partie : MATHÉMATIQUES FINANCIÈRES

Le marché du café peut être segmenté en fonction de deux modes de production principaux : la torréfaction et la fabrication de café soluble.

Deuxième partie : LES CONTRATS D ASSURANCE VIE CLASSIQUES

Intégrales généralisées

PROBLEMES DIOPTIMISATION EN NOMBRES ENTIERS J. L. NICOLAS

UNIVERSITE MONTESQUIEU BORDEAUX IV. Année universitaire Semestre 2. Prévisions Financières. Travaux Dirigés - Séances n 4

Chap. 6 : Les principaux crédits de trésorerie et leur comptabilisation

Polynésie Septembre Exercice On peut traiter la question 4 sans avoir traité les questions précédentes.

Chaînes de Markov. Arthur Charpentier

Des résultats d irrationalité pour deux fonctions particulières

Chap. 6 : Les principaux crédits de trésorerie et leur comptabilisation

La France, à l écoute des entreprises innovantes, propose le meilleur crédit d impôt recherche d Europe

Régulation analogique industrielle ESTF- G.Thermique

capital en fin d'année 1 C 0 + T C 0 = C 0 (1 + T) = C 0 r en posant r = 1 + T 2 C 0 r + C 0 r T = C 0 r (1 + T) = C 0 r 2 3 C 0 r 3...

Formation d un ester à partir d un acide et d un alcool

Cours 5 : ESTIMATION PONCTUELLE

Un nouvel opérateur de fusion adaptatif. A new adaptive operator of fusion. 1. introduction

Chapitre 2 SONDAGE ALEATOIRE SIMPLE OU A PROBABILITES EGALES. 2.1 DEFINITIONS 2.2 SONDAGE ALEATOIRE SIMPLE SANS REMISE (PESR) 2.2.

Principes et Méthodes Statistiques

Échantillonnage et estimation

DETERMINANTS. a b et a'

Etude Spéciale SCORING : UN GRAND PAS EN AVANT POUR LE MICROCRÉDIT?

c. Calcul pour une évolution d une proportion entre deux années non consécutives

Comment les Canadiens classent-ils leur système de soins de santé?

POLITIQUE ECONOMIQUE ET DEVELOPPEMENT

Statistique descriptive bidimensionnelle

Compte Sélect Banque Manuvie Guide du débutant

Université Pierre et Marie Curie. Biostatistique PACES - UE

Terminale S. Terminale S 1 F. Laroche

RESOLUTION DES FLOW SHOP STOCHASTIQUES PAR LES ORDRES STOCHASTIQUES. DERBALA Ali *)

for a living planet WWF ZOOM: votre carte de crédit personnalisée

Statistiques appliquées à la gestion Cours d analyse de donnés Master 1

Guide des logiciels de l ordinateur HP Media Center

La maladie rénale chronique

Exercices de mathématiques

Contribution à la théorie des entiers friables

UNIVERSITÉ DE SFAX École Supérieure de Commerce

Intégrales dépendant d un paramètre

Renseignements et monitoring. Renseignements commerciaux et de solvabilité sur les entreprises et les particuliers.

UV SQ 20. Automne Responsable d Rémy Garandel ( m.-el. remy.garandel@utbm.fr ) page 1

La spirale de Théodore bis, et la suite «somme=produit».

55 - EXEMPLES D UTILISATION DU TABLEUR.

RECHERCHE DE CLIENTS simplifiée

La tarification hospitalière : de l enveloppe globale à la concurrence par comparaison

RÈGLES ORDINALES : UNE GÉNÉRALISATION DES RÈGLES D'ASSOCIATION

Petit recueil d'énigmes

Les algorithmes de tri

Gérer les applications

Choisissez la bonne carte. Contribuez au respect de la nature avec les cartes Visa et MasterCard WWF. Sans frais supplémentaires.

Les solutions mi-hypothécaires, mi-bancaires de Manuvie. Guide du conseiller

Probabilités et statistique pour le CAPES

Exponentielle exercices corrigés

Réseaux d ondelettes et réseaux de neurones pour la modélisation statique et dynamique de processus

Amphi 3: Espaces complets - Applications linéaires continues

Nous imprimons ce que vous aimez!

Transcription:

Séries à termes positifs Das toute la suite N désigera les etiers aturels positifs 0,,,..., Z tous les etiers aturels...,,, 0,,, 3,... et Q les ombres ratioels. Efi R désigera les réels, et C les complexes. Défiitios Défiitio.. Soit ue suite réelle (u ) dot tous les termes sot positifs ou uls, soit (s ) la suite défiie par : s = u 0 + u +... + u = i=0,..., O dit que la série de terme gééral u coverge vers s si la suite (s ) coverge vers s qui est appelé la somme de la série. Les (s ) sot appelés les sommes partielles. Si (s ) a pas de limite o dit que la série diverge. Das tout ce chapitre les séries serot supposées de ce type i.e. à temes positifs. Exemple (Série géométrique) : L exemple suivat est fodametal : si o pred u = α o a ce qu o appelle la série géométrique. Alors s = α+ (si α ). α Si α <, α + ted vers 0 quad ted vers l ifii, la série coverge, sa somme est. α Si α >, α + ted vers + quad ted vers l ifii, la série diverge car s a pas de limite. Si α = alors s = +, il y a divergece. Les u peuvet das certais cas être défii que à partir d u etier 0. Das ce cas o e cosidère les s que pour 0 et s = i= 0,..., u i. u i Théorème.. (Critère grossier de covergece) Pour qu ue série de terme gééral u coverge il faut que la suite (u ) tede vers 0. C est ue applicatio du critère de Cauchy pour les suites. La coditio est seulemet écessaire. E fait o verra que la série de terme gééral défiie pour > 0 diverge, bie que la suite ( ) tede vers 0. la série de terme gééral u = e coverge pas : la limite de = e l() vaut quad ted vers l ifii, car la limite de l() vaut quad 0 ted vers l ifii. Il e est de même pour u =. Voici ue coditio écessaire et suffisate : Théorème.3. (Critère de Cauchy) Pour que la série de terme gééral u coverge il faut et suffit que pour tout ǫ > 0 o puisse trouver u etier N ǫ tel que pour tout p q N ǫ o ait u q +... + u p ǫ.

La démostratio est ue applicatio du critère de Cauchy pour les suites. Par exemple ceci permet de motrer la série de terme gééral ( ) e coverge pas. E effet il suffit de cosidérer la somme des termes à de la série, soit +... + Cette somme est toujours supérieure à. La série e peut doc satisfaire au critère de Cauchy. Etat doée deux séries de terme gééraux u et v la somme des deux séries est la série de terme gééral u +v. Cette derière série coverge si et seulemet si les deux séries u et v coverget. Das ce cas la somme de la série est la somme des deux séries iitiales. Si λ R + o peut aussi multiplier la série de terme gééral u par λ, c est la série de terme gééral λu. Comparaiso de séries O a : Théorème.. Soiet deux séries à termes positifs u et v. Supposos que pour tout o ait u v. Si la série de terme gééral v coverge il e est de même pour la série de terme gééral u. Si la série de terme gééral u diverge il e est de même pour la série de terme gééral v. Il suffit que la coditio u v soit satisfaite pour tout assez grad. O a aussi Corollaire.. Soiet deux séries à termes positifs u et v. Supposos que v 0 (au mois dès que est assez grad). Supposos que la limite de u v existe et est o ulle. Alors si la série de terme gééral v coverge il e est de même pour la série de terme gééral u, si la série de terme gééral u diverge il e est de même pour la série de terme gééral v. O dit que les deux séries sot de même ature. O peut appliquer ce résultat aux séries de termes gééraux et +, aisi qu à celles de termes gééraux 3 et 3 + + et celles de termes gééraux à et + l(). Comme pour le cas des itégrales o pourraitécrire u ńocé avec ue limite 0. O a aussi : Corollaire.3. Soiet deux séries à termes positifs u et v, supposos que pour tout assez grad v 0 (au mois dès que est assez grad. Supposos que pour tout assez grad 0 < m u v M, pour des réels 0 < m et m M. Alors les deux séries sot de même ature. O peut appliquer ce résultat aux séries de termes gééraux u telle que : u = et u + = et v telle que v =.

3 Règles de Cauchy et d Alembert Théorème 3.. (Régle de Cauchy ) Soit ue série de terme gééral u. Si la limite de u existe et est strictemet iférieure à la série coverge. Soit ue série de terme gééral u. Si la limite de u existe et est strictemet supérieure à la série diverge. Théorème 3.. (Régle de d Alembert ) Soit ue série de terme gééral u. Si la limite de u + existe et est strictemet iférieure à la série coverge. u Soit ue série de terme gééral u. Si la limite de u + à la série diverge. Das les deux cas o e peut rie dire si la limite vaut. Par cotre o peut o peut gééraliser comme suit : u existe et est strictemet supérieure Théorème 3.3. (Régle de Cauchy ) Soit ue série de terme gééral u. Si u est iférieur à c < dès que est assez grad la série coverge. Soit ue série de terme gééral u. Si u est supérieur à c > dès que est assez grad la série diverge. Il suffit e fait das ce derier cas que u c > pour ue ifiité d etiers. Théorème 3.4. (Régle de d Alembert ) Soit ue série de terme gééral u. Si u + iférieur à c < dès que est assez grad la série coverge. Soit ue série de terme gééral u. Si la limite de u + est supérieur à c > dès que est assez grad la série diverge. La démostratio de ces théorèmes procède par comparaiso aux séries géométriques. Le premier exemple d applicatio de la règle de d Alembert est le cas de la série de terme gééral u =. Le rapport vaut et ted vers 0, la série coverge.! + la règle de Cauchy s applique évidemmet aux séries géométriques, o peut l appliquer à la série de terme gééral u = Par cotre o vérifiera que si u = α la limite des deux quatités cosidérées existe bie et vaut (quelquesoit α). O e peut pas coclure. u u est 4 Comparaiso aux itégrales impropres Les séries dot le terme gééral (défii pour ) est de la forme e retret pas α comme o l a dit das le cadre des règles de Cauchy et d Alembert. O appelle ces séries séries de Riema. Pour détermier leur ature o compare à ue itégrale. Pour ce faire o utilise le théorème suivat 3

Théorème 4.. Soit f ue foctio de [, + [ das R + (réels positifs ou uls). O suppose que f est cotiue décroissate et ted vers 0 quad la variable ted vers +. Alors l itégrale + f(t) et la série de terme gééral f() (défiie pour ) sot de même ature. E fait la coditio que la foctio tede vers 0 est pas écessaire pour le théorème, simplemet das ce cas la série et l itégrale diverget. La démostratio du théorème est coséquece des iégalités f() + f() +... + f( ) f(t) f() + f(3) +... + f() Corollaire 4.. La série de Riema de terme gééral α >. La démostratio du corollaire viet de ce que : si α. Et x t = [ α ( α)t α ]x = α ( ) x α x t = [l(t)]x = l(x) α coverge si et seulemet si Evidemmet ces itégrales e coverget que si α >. Voici des applicatios utilisat aussi ce qui a été dit avat : soit u =, comparos à la série de terme gééral v 3 =. + l() 3 La limite de u v vaut quad ted vers l ifii. La secode série est covergete d après le corollaire doc la première l est. soit u = l() de motrer que. Ue primitive de x l(x) + t l(t) est l(l(x)). Ce qui permet diverge, la série diverge doc (remarque : il faut évidemmet vérifier les coditios sur la foctio x l(x) ). soit u =. Ue primitive de est. Ce qui permet de l() xl(x) l(x) motrer que + t (l(t)) coverge, la série coverge doc. O laisse le cas de u = si() + log() 3 e exercice. 4

5 Produits de séries Etat doée ue série de terme gééral u et série de terme géaral v la série produit est la série de terme gééral p = u 0 v + u v +... + u 0 v + u v 0. Théorème 5.. Si les séries de termes gééraux u et v coverget il e est de même pour la série de terme gééral p. La somme de cette série est le produit des sommes des séries iitiales. 6 Utilisatio des développemets limités Ue méthode classique pour détermier la ature d ue série est de faire u développemet limité. Cosidéros u exemple : la série de terme gééral u = cos( ). Quad ted vers l ifii ted vers 0 et cos( ) = + ǫ( ) avec ǫ( ) ted vers 0 quad ted vers l ifii. Doc u = + ǫ( ) et si v =, la limite de u v vaut. Doc les séries u et v ot même ature. Comme v coverge u coverge. Cosidéros u autre exemple : la série de terme gééral u = si( ). Quad ted vers l ifii ted vers 0 et si( ) = + ǫ( ) 6 3 avec ǫ( ) ted vers 0 quad ted vers l ifii. Doc et si v = coverge. 5 u = + ǫ( ) 6 5 la limite de u v vaut 6. Doc la série u de même ature que 5 qui 7 Quelques exemples u =. Das ce cas les règles de d Alembert et Cauchy e s applique pas car les limites cosidérées valet. Il faut faire ue comparaiso à ue série de Riema. Comme 3 ted vers 0 quad ted vers l ifii le terme gééral de la série (positif) est iférieur à pour tout assez grad doc la série coverge. Cette méthode s appliquerait si o remplaçait par a λ pour a quelcoque et λ > car a λ ted alors vers 0 quad ted vers l ifii et doc le terme a λ est iférieur à / pour tout assez grad et doc la série de terme gééral a λ coverge (sous les hypothèses idiquées plus haut). 5

si() + log() u = 3 + cos() O peut séparer la série e deux termes, o écrit que : si() + log() 3 + cos() = si() 3 + cos() + log() 3 + cos() et o motre la covergece des séries associées aux deux termes du membre de droite. si() Das le terme ci-dessus est iférieur ou égal à qui coverge par comparaiso à la série de Riema de terme gééral. O remarquera que das 3 +cos() 3 3 l argumet ce qui est importat est que si(), l argumet foctioerait à l idetique e remplaçat si() par f() pourvu que la foctio f() soit borée e valeur absolue (o pourrait predre par exemple si () ou si 3 ()). log() Cocerat le terme il faut se souveir que la limite de log() quad 3 +cos() ted vers l ifii vaut 0. O e déduit que la limite de log() quad ted 3 +cos() log() vers l ifii vaut 0, doc le terme gééral est iférieur à pour tout 3 +cos() assez grad, comme il est positif il y a covergece absolue de la série associée. O pourrait remplacer log() par toute foctio f telle que limite de f() quad ted vers l ifii vaut 0. si(sh( )) sh(si( )). O rappelle que sh(u) = eu e u Ce cas est à traiter par les développemets limités, o développe si( ) et sh( )) à l ordre 3. O a si( ) = + ǫ( 3 ) et sh( ) = + + ǫ( 3 3 ). E portat das l expressio o costate 3 que les termes e se détruiset, doc le terme gééral est de la forme a+ǫ( ) doc 3 est coverget (quelle que soit la valeur de a R). 6