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Niveau Licence Maths 1e ann
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Etudes de séries

Posté par
Dcamd
04-10-09 à 17:31

Bonjour,

J'aimerais votre aide pour résoudre cette question.

Je voudrais étudier la convergence de la série de terme général ln(1+na)-tan(n)  en 0 suivant les valeurs de a.

Puis-je dire :
- Il existe N1 tel que quand n>= N1 :
         ln(1+xa)~ na
- Il existe N2 tel que quand n>=N2:
         tan n ~ n
Donc pour n>=max(N1,N2), ln(1+na)-tan(n)~ na-n

Si ce que j'ai fait est juste, cela me permet-il de conclure ?

Merci D'avance

Dcamd

Posté par
Ulusse
re : Etudes de séries 04-10-09 à 17:44

Bonjour

tout ce que tu dis n'a hélas pas beaucoup de sens

la relation ~ ne s'utilise pas ainsi

on dit que un ~ vn ssi (un - vn) = o(un)

(et un = o(vn) ssi il existe en telle que en -> 0 et vn = un*en)

puis, tu ne trouveras pas d'équivalent de tan(n) quand n tend vers +infini, et surement pas n.
Es tu sûr de ton énoncé ? Tel qu'il est posé, il ne veut pas dire grand chose.

Posté par
Dcamd
re : Etudes de séries 04-10-09 à 17:50

Merci de ta réponse; Mon énoncé demande d'étudier la limite en 0; Et le développement limité de tan en 0 commence bien par n donc ça devrait marcher; ?

Posté par
Dcamd
re : Etudes de séries 04-10-09 à 18:24

Quelqu'un pourrait me guider vers la bonne voie de résolution ?
J'ai un peu de mal à savoir comment conclure en dehors des cas du test de Cauchy, de d'Alembert ...

Posté par
matiassse
re : Etudes de séries 04-10-09 à 18:27

L'énoncé n'a pas de sens (convergence de la série en 0).


Si c'est la limite en 0 qu'il faut calculer, alors Tan(x) tend vers 0 et Ln(1+n^a) tend vers 0 si a non nul et vers Ln(2) sinon

Posté par
Dcamd
re : Etudes de séries 04-10-09 à 18:44

D'accord, et si on étudie la série de terme genéral

ln(1+(1/x)a)-tan(1/x)  (et donc là, quand x tend vers l'infini)

?

Posté par
matiassse
re : Etudes de séries 04-10-09 à 18:58

Je préfère ca...

Tu veux étudier la convergence de la série. Donc une condition nécessaire, c'est que le terme général tende vers 0 donc nécessairement, a>0.

On écrit :

Tan(1/x)=x^-1+O[x^-3]

Ln[1+(1/x)^a]=x^-a-1/2 x^-2a+1/6+x^-3a-1/24 x^-4a+O[x^-5a]


Si a>1, u_n=x^-1+x^-a+o(x^-a) et donc la série diverge

Si a=1, u_n=O[x^2^] et la série converge

Sinon, si a<1, on conclut (apres calculs) que la série diverge

Posté par
Dcamd
re : Etudes de séries 04-10-09 à 19:53

Merci matiassse,

Mais pour le développement de ln(1+x-a), ne serait-ce pas plutôt :

ln(1+x-a)=x-a-(1/2)x-2a+(1/3)x-3a-(1/4)x-4a + O(x-5a

En ce qui concerne la distinction des cas, qu'est-ce qui permet de conclure ? Merci encore

Posté par
matiassse
re : Etudes de séries 04-10-09 à 19:58

oui en effet pour le développement du log

Ce qui permet de conclure c'est le critère de riemann

Si a>1, un=O(1/n) diverge, donc la série diverge

Si a=1, un=O[1/n^2] donc converge

et si a<1, il y a une comparaison a faire et le critère de riemann permet de conclure

Posté par
Dcamd
re : Etudes de séries 04-10-09 à 20:04

Je ne connais pas vraiment le critère de Riemann et je ne suis pas très au point sur les grands O donc si tu pouvais détailler ce que ça signifie... Ce serait vraiment très sympa !

Posté par
Dcamd
re : Etudes de séries 04-10-09 à 20:07

Et je ne vois pas très bien d'où vient le O(1/n2) dans le cas a=1...

Posté par
matiassse
re : Etudes de séries 04-10-09 à 20:11

le critère de Riemann est fondamental pour l'étude des séries. Cela te permet de donner la nature d'une série du type \sum\frac{1}{n^{\alpha}}

Si >1, la série converge
Si 1, la série diverge


Sur un développement limité, ce critère ce révèle très utile :
si tous les termes du DL sont d'ordre strictement tous en n^-a avec a>1, alors la série converge

Si il y a par exemple un=a/n+b/n^2+o(1/n^2), comme, b/n^2 et o(1/n^2) convergent, et 1/n diverge, alors la série un diverge.

Posté par
matiassse
re : Etudes de séries 04-10-09 à 20:14

Si a=1,

Tan(1/x)=x^-1+O[x^-3]

Ln[1+(1/x)^a]=x^-1-1/2 x^-2+O[x^-3]

et un=Tan(n^-1)-Ln(1+n^-1)=-1/2n^2+O[1/n^3]=O[1/n^2]

ce qui permet de dire que la série un converge

Posté par
Dcamd
re : Etudes de séries 04-10-09 à 20:14

Dans ton exemple, comment savoir si c'est la divergence ou la convergence qui l'emporte ?

Et le O, y-a-t-il une astuce pour bien le comprendre ? f=O(g), ça signifie que f est contrôlée au delà d'un certain rang, c'est bien ça ?

(Merci encore)

Posté par
Dcamd
re : Etudes de séries 04-10-09 à 20:16

J'ai oublié le "par g" ---> contrôlée par g

Posté par
matiassse
re : Etudes de séries 04-10-09 à 20:18

Si tu as convergence + divergence, c'est la divergence qui l'emporte.

En effet, la série convergente tend vers l, et la divergente vers l'infini, c'est une simple somme de limites.

Par contre, la somme de deux séries divergentes n'est pas forcément divergente :
1/n + -1/n =0 qui converge

Posté par
matiassse
re : Etudes de séries 04-10-09 à 20:22

Pour le grand O, écrire qu'un élement un est g(x)=O[f(x)], cela signifie que f/g est borné

Par exemple, (pour des O en O)
5x^-2=O[x^-2], 5x^-2+x^-3+x^-6=O[x^2^]

Voir aussi http://fr.wikipedia.org/wiki/Comparaison_asymptotique

Posté par
Dcamd
re : Etudes de séries 04-10-09 à 20:24

D'accord. Merci Beaucoup matiassse. T'es en quelle année de Licence ?

Posté par
matiassse
re : Etudes de séries 04-10-09 à 20:27

3ème année

Posté par
Dcamd
re : Etudes de séries 04-10-09 à 20:49

Moi en 2eme année

Posté par
Dcamd
re : Etudes de séries 04-10-09 à 21:16

Pour le dernier cas a<1, je ne vois pas trop quelle comparaison effectuer, surtout qu'il y a une alternance des signes dans le développement du ln. Quelqu'un pourrait m'aiguiller ? Merci

Posté par
Dcamd
re : Etudes de séries 05-10-09 à 21:28

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