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limite d'une série entière

Posté par
nomis
27-05-09 à 16:34

Bonjour,

je cherche :

la limite quand x tend vers 1- de xn/n

je sais que c'est une série entière de rayon de convergence 1 mais après ...

merci de votre aide !

Posté par
otto
re : limite d'une série entière 27-05-09 à 17:21

Bonjour,
tu n'as pas un résultat qui te permet de conclure quant à la limite d'une série entière en un point où la série converge ?

Posté par
erio
re : limite d'une série entière 27-05-09 à 17:51

Il y a un théorème? J'arrive à le voir "à la main" mais peut-être y-a-t'il beaucoup plus simple avec un théorème.
Est-ce qu'une piste t'intéresse?

Posté par
otto
re : limite d'une série entière 27-05-09 à 18:38

Oui,
c'est le théorème d'Abel .

Posté par
erio
re : limite d'une série entière 27-05-09 à 18:50

Oui mais... 1/n ne converge pas...

Posté par
otto
re : limite d'une série entière 27-05-09 à 20:38

Non ... mais la série alternée converge, donc tu appliques le théorème d'Abel à
\sum (-1)^nx^n/\sqrt{n}

Posté par
erio
re : limite d'une série entière 27-05-09 à 20:43

Je ne vois pas... du coup on cherche la limite en -1, où la série alternée ne converge pas... Quel théorème d'Abel? Celui-là ?

Posté par
otto
re : limite d'une série entière 27-05-09 à 22:44

Ok, pardon je pensais depuis le début que l'on cherchait la limite en -1 et non en 1-.

Pour le résultat demandé, ce n'est pas difficile, il suffit de passer par une démonstration epsilon-delta.

Posté par
otto
re : limite d'une série entière 27-05-09 à 22:48

Ce que tu appelles "à la main" j'imagine.
Je parlais bien du théorème d'Abel que tu mentionnes, mais comme je te le dis, je pensais qu'il s'agissait de calculer la limite en -1.

Posté par
erio
re : limite d'une série entière 27-05-09 à 22:48

Pas de problème (en fait, j'angoissait de ne pas avoir le théorème, donc otto, tu me rassures...). Les epsilon-delta, c'est la méthode "à la main" à laquelle je pensais (en l'occurence, vu que l'on va vers +inf, j'ai tendance à prendre M-delta, quoiqu'on puisse tout aussi bien prendre epsilon assez grand )

Posté par
otto
re : limite d'une série entière 27-05-09 à 22:50

A noter malgré tout que le théorème s'applique quand même dans le cas d'une série à terme positifs et divergente.
Ca peut être par exemple une application du théorème de la convergence monotone.

Posté par
otto
re : limite d'une série entière 27-05-09 à 22:50

Oui, bien sur, j'appelle epsilon-delta tous ces "trucs" techniques, même si on utilise autre chose qu'epsilon

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : limite d'une série entière 28-05-09 à 04:10

Bonsoir ;

on peut par exemple remarquer que 3$\fbox{\forall k\ge1\;,\;\frac{1}{\sqrt k}\;\ge\;\frac{1}{\sqrt k+\sqrt{k+1}}\;=\;\sqrt{k+1}-\sqrt k} puis écrire pour \blue\fbox{x\in]0,1[} et \blue\fbox{n\in\mathbb{N}^*}

3$\fbox{\Bigsum_{k=1}^n\frac{x^k}{\sqrt k}\;\ge\;\Bigsum_{k=1}^nx^k\sqrt{k+1}-\Bigsum_{k=1}^nx^k\sqrt{k}=\Bigsum_{k=2}^{n+1}x^{k-1}\sqrt{k}-\Bigsum_{k=1}^nx^k\sqrt{k}=x^n\sqrt{n+1}-1+(1-x)\Bigsum_{k=1}^{n}x^{k-1}\sqrt{k}\;\ge\;x^n\sqrt{n+1}-1}

ce qui donne 4$\fbox{\forall x\in[0,1[\;,\;\forall n\ge1\;,\;f(x)=\Bigsum_{k=1}^{+\infty}\frac{x^k}{\sqrt k}\;\ge\;x^n\sqrt{n+1}-1}

soit en particulier 5$\blue\fbox{\forall n\ge1\;,\;f(1-\frac{1}{n})\;\ge\;(1-\frac{1}{n})^n\sqrt{n+1}-1\;\sim\;\frac{\sqrt n}{e}}

ce qui permet de conclure en utilisant la croissance de f sur [0,1[ sauf erreur bien entendu

Posté par
nomis
re : limite d'une série entière 28-05-09 à 13:19

bonjour tout le monde, merci de vos réponses.

> elhor_abdelali : ta démonstration est très claire, merci

> erio et otto : je ne connais pas la méthode " epsilon-delta ". Qu'est ce que c'est ?

merci à vous !

Posté par
otto
re : limite d'une série entière 28-05-09 à 16:09

Bonjour,
tout simplement revenir à la définition avec des epsilon et des delta ...

Posté par
erio
re : limite d'une série entière 28-05-09 à 17:21

... du genre :
soit M>0
1/n diverge donc :
il existe une somme partielle
\sum_{n=1}^N\frac{1}{\sqrt n}>2M (ou >M+1, peu importe)
par continuité de \sum_{n=1}^N\frac{x^n}{\sqrt n}, il existe un voisinage de 1 sur lequel
\sum_{n=1}^N\frac{x^n}{\sqrt n}>M
par positivité du terme général, sur ce voisinage
\sum \frac{x^n}{\sqrt n}>M

on en déduit que la limite en 1 est l'infini

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : limite d'une série entière 28-05-09 à 21:12

Oui ! C'est aussi une bonne preuve Mr erio

je me demande si on peut déterminer un équivalent simple de f en 1^- ?

Posté par
erio
re : limite d'une série entière 28-05-09 à 21:46

C'est un coup bas, monsieur!
À 10 heures, demain, derrière l'église...
Amenez votre témoin!

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : limite d'une série entière 29-05-09 à 04:11

En utilisant le produit de Cauchy , une somme de Riemann (généralisée) et le théorème d'Abel je trouve 5$\blue\fbox{\Bigsum_{n=1}^{+\infty}\frac{x^n}{\sqrt n}\;\displaystyle\sim_{1^-}\;\sqrt{\frac{\pi}{1-x}}} sauf erreur bien entendu

Posté par
nomis
re : limite d'une série entière 29-05-09 à 10:42

merci de vos réponses  

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : limite d'une série entière 30-05-09 à 01:41

Pour x\in[0,1[ je note g(x)=\Bigsum_{n=0}^{+\infty}\frac{x^n}{\sqrt{n+1}} remarquer que f=xg et par suite f\displaystyle\sim_{1^-}g

le produit de cauchy donne alors g^2(x)=\Bigsum_{n=0}^{+\infty}a_nx^n avec \forall n\;,\;a_n=\Bigsum_{k=0}^{n}\frac{1}{\sqrt{(k+1)(n-k+1)}}

d'où (1-x)g^2(x)=\Bigsum_{n=0}^{+\infty}a_nx^n-\Bigsum_{n=0}^{+\infty}a_nx^{n+1}=\Bigsum_{n=0}^{+\infty}a_nx^n-\Bigsum_{n=1}^{+\infty}a_{n-1}x^n=a_0+\Bigsum_{n=1}^{+\infty}(a_n-a_{n-1})x^n

et le théorème d'Abel donne alors 2$\lim_{x\to1^-}(1-x)g^2(x)=a_0+\Bigsum_{n=1}^{+\infty}(a_n-a_{n-1})=\lim_{n\to+\infty}a_n=\pi sauf erreur bien entendu



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