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JFF Mathématiques : somme double ....

Posté par
Rouliane
26-07-06 à 17:20

Bonjour,

Je propose un exercice que j'ai trouvé sur un autre forum, et qui est sympa :

Calculer: 3$\fbox{\displaystyle{U_n = \Bigsum_{i =1}^n \Bigsum_{j=1}^n \min(i,j)}}

Ca va peut-être paraître simple pour certains, mais c'est en tout cas accessible pour pas mal de monde je pense

Bon courage,

Rouliane

Posté par
Fractal
re : JFF Mathématiques : somme double .... 26-07-06 à 17:38

Bonjour, je trouve

 Cliquez pour afficher

Je ne poste pas ma démo parce que [blank] n'aime pas le \LaTeX et puis que sans \LaTeX ça risque d'être un peu incompréhensible

Merci Rouliane pour l'énigme.

Fractal

Posté par
tealc
re : JFF Mathématiques : somme double .... 26-07-06 à 17:58

BOnjour ROuliane!

un classique si je ne m'abuse

 Cliquez pour afficher


sauf erreur...

Posté par
Rouliane
re : JFF Mathématiques : somme double .... 26-07-06 à 18:13

Je ne connaissais pas personnellement ....

mais is c'est un classique

Posté par
tealc
re : JFF Mathématiques : somme double .... 26-07-06 à 18:18

ENfin je dis que c'est un classique... parce que je l'ai vu en classe prépa! et je ne suis même pas sur du résultat (j'ai dit ca de tête) donc bon...

Posté par
lyonnais
re : JFF Mathématiques : somme double .... 26-07-06 à 21:00

je ne voudrais pas abuser, mais une démo serait-elle possible ?

Posté par
tealc
re : JFF Mathématiques : somme double .... 26-07-06 à 21:20

bien sur!

On décompose la somme :

  U_n = \sum_{i=1}^n \{ \sum_{j=1}^i min(i,j) + \sum_{j={i+1}}^n min(i,j) \}

soit :

  U_n = \sum_{i=1}^n \{ \sum_{j=1}^i j + \sum_{j={i+1}}^n i \}

d'où U_n = \sum_{i=1}^n \{ \frac{i(i+1)}{2} + i*(n-(i+1)+1) \}

soit U_n = \sum_{i=1}^n \{ \frac{i(i+1)}{2} + n*i-i^2 \}

U_n = \sum_{i=1}^n \{ (n+\frac{1}{2})*i -\frac{i^2}{2} \}

d'où

U_n=(n+\frac{1}{2}) * \frac{n(n+1)}{2} - \frac{n(n+1)(2n+1)}{12}

U_n=\frac{n(n+1)(2n+1)}{6} = \sum_{i=1}^n i^2


sauf erreur

Posté par
lyonnais
re : JFF Mathématiques : somme double .... 26-07-06 à 21:32

Ok merci beaucoup tealc

Il fallait penser à décomposer la somme dès le début !

nikel comme démonstration :

Posté par
tealc
re : JFF Mathématiques : somme double .... 26-07-06 à 21:33

merci et de rien! en général quand il y a des sommes et des min/max il faut penser à décomposer... voila!

Posté par
Rouliane
re : JFF Mathématiques : somme double .... 27-07-06 à 01:27

Intéressant ta démo Tealc !

Une autre démo consiste à calculer 3$U_{n+1} - U_n.

On trouve assez facilement que 3$U_{n+1} - U_n=(n+1)^2

En écrivant ensuite une pile d'égalité :

U_{n} - U_{n-1}=n^2
U_{n-1} - U_{n-2}=(n-1)^2
.
.
.
U_{2} - U_{1}=2

Et en additionnant, on arrive à 3$ \fbox{\fbox{U_n = \Bigsum_{k=0}^{n}k^2}}

Posté par
tealc
re : JFF Mathématiques : somme double .... 27-07-06 à 12:11

Ah oui j'aime beaucoup ta démonstration Rouliane! elle permet directement de voir le lien avec la somme des carrées... très joli!

Posté par
lyonnais
re : JFF Mathématiques : somme double .... 27-07-06 à 12:37

J'aime bien aussi ta démonstration Rouliane : merci

Posté par
lucas951
re : JFF Mathématiques : somme double .... 27-07-06 à 12:39

Ce n'est pas

 Cliquez pour afficher
(vis comica)

Lucas

Posté par
elda
re : JFF Mathématiques : somme double .... 27-07-06 à 13:16

j'avais pas vu ce topic, en effet sympa ce petit exo

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : JFF Mathématiques : somme double .... 27-07-06 à 16:16

Lucas951, il existe beaucoup d'autres smileys :
https://www.ilemaths.net/forum_explication_smileys.php
mais il faut les utiliser avec à-propos.

Posté par
otto
re : JFF Mathématiques : somme double .... 27-07-06 à 18:03

Si j'ai bien compris cet exercice, on peut trouver une jolie méthode matricielle.
Je vais plutôt donner un exemple qu'une démonstration (spdg ca peut être une démonstration)
Soit n=4, alors la somme que l'on cheche n'est rien d'autre que la norme usuelle de la matrice suivante

(1 2 3 4)
(0 2 3 4)
(0 0 3 4)
(0 0 0 4)

la raison est que cette matrice est la matrice dont le coefficient i,j est défini par 0 si i>j, et j sinon.
La norme de cette matrice est donc bien ce que l'on cherche.

Comme on est plutôt futé, on fa sommer par colonne:
1 + 2*2 + 3*3 + 4*4

Evidemment, on voit ce qui se passe en ajoutant une colonne (si bien que la  démonstration peut se faire très facilement par récurrence via cette méthode)

En espérant ne pas avoir dit trop de bétise.

Amicalement,
otto

Posté par
Rouliane
re : JFF Mathématiques : somme double .... 28-07-06 à 00:04

Merci Otto pour ta méthode, très sympa

Heu, c'est quoi sinon la norme d'une matrice ?

Posté par
otto
re : JFF Mathématiques : somme double .... 28-07-06 à 00:28

salut,
évidennt il n'y en a pas qu'une, et les plus classiques sont la norme 1,2 et infinie.
Ici je prenais implicitement la norme 1, définie comme la somme des normes des coefficients.
a+

Posté par
Rouliane
re : JFF Mathématiques : somme double .... 28-07-06 à 00:29

Merci

Posté par
gabe
somme double 22-06-07 à 13:31

salut les amis,

je me suis intéressé a cet exo et je ne comprends pas comment on peut passer de

le deuxième membre de la deuxième  ligne de calcul

quelqu'un pourrait-il me mettre sur la piste

merci d'avance pour le coup de main

Posté par
moctar
re : JFF Mathématiques : somme double .... 22-06-07 à 13:49

Salut,
3$\Bigsum_{j=1}^i min(i,j)=\Bigsum_{j=1}^i j car :
3$1\le j\le i.
Même chose pour l'autre

Posté par
gabe
gabe 22-06-07 à 16:14

salut moctar,

ma question concernait la somme de j=i+1 à n de i

et je ne comprends pas pourquoi i(n-(i+1)+1)

merci de ta réponse

Posté par
moctar
re : JFF Mathématiques : somme double .... 22-06-07 à 16:41

ne fait calculer 3$\Bigsum_{j=i+1}^n i c'est comme calculer 3$\Bigsum_{j=1}^n 2 car l'indice n'intervient pas dans les termes de la somme.
Tu vois ce que je veux dire ?

Posté par
Skops
re : JFF Mathématiques : somme double .... 22-06-07 à 16:42

Ca veut dire quoi min(i;j) ?

Skops

Posté par
_Estelle_
re : JFF Mathématiques : somme double .... 22-06-07 à 16:45

Le plus petit de i et j (je crois).

Estelle

Posté par
moctar
re : JFF Mathématiques : somme double .... 22-06-07 à 16:45

le plus petit en i et j.
Sans garantie

Posté par
_Estelle_
re : JFF Mathématiques : somme double .... 22-06-07 à 16:46

Moctar >>

Estelle

Posté par
moctar
re : JFF Mathématiques : somme double .... 22-06-07 à 16:49

je pense maintenant  qu'on peut enlever le "je crois" et le "sans garantie"



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