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Niveau Licence Maths 1e ann
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Série numérique

Posté par
g_la_grat
07-01-10 à 10:52

Bonjour, j'ai encore un souci, quelle méthode faut il utiliser pour déterminer la nature de la série de terme général :

a_n = e - (1+ \frac{1}{n})^n

J'avoue être complètement bloquer, une astuce serait la bienvenue !

Merci bien

Posté par
esta-fette
re : Série numérique 07-01-10 à 11:10

bonjour


série convergente vers 0.....

a_n-e = (1+\frac 1n)^n

On peut essayer les accroissements finis ou le théorème de Rolle.

(1+1/n)^n = n ln (1 +1/n)  

et  ln (1+1/n) -1 = 1/n * 1/c avec c ..........................

Posté par
g_la_grat
re : Série numérique 07-01-10 à 11:28

je ne suis pas d'accord ça ne converge pas vers 0 ( j'ai testé avec Mathématica) et ça a pas l'air de converger ...

Posté par
esta-fette
re : Série numérique 07-01-10 à 11:34

ça converge bel et bien vers 0.....


5$ a_n-e = (1+\frac 1n)^n = e ^{n ln (1+1/n))

si on considère la fonction x --> ln(1+x)

le nombre dérivé en 0 est

lim (( ln (1+x) - ln(1)) / h) = 1

on remplace h par 1/n et on peut conclure....

c'est du niveau terminale...

Posté par
g_la_grat
re : Série numérique 07-01-10 à 11:43

Oui j'ai compris ce que tu veux dire par là, tu montres que la limite de a_n tend vers 0, mais bon ça je sais le faire. La question ici c'est la nature de la série de terme général a_n. Je suis d'accord il est bien de vérifier que le terme général tend vers 0, mais ce n'est pas une condition suffisante pour dire que la série converge..

Posté par
g_la_grat
re : Série numérique 07-01-10 à 11:44

Et les séries numériques ne sont  pas d'un niveau terminale

Posté par
esta-fette
re : Série numérique 07-01-10 à 12:07

le nombre dérivé est du niveau terminale....


lim ( ln (1+1/n) / (1/1/n) ) = 1

et exp est continue donc

lim exp( .........) = e^1 = 1


désolé mais j'ai eu la flemme d'utiliser LATEX

Posté par
esta-fette
re : Série numérique 07-01-10 à 12:08

oh pardon, je n'avais pas remarqué qu'on parle de série...

toutes mes excuses..

Posté par
g_la_grat
re : Série numérique 07-01-10 à 12:45

c'est pas grave, je t'en prie, merci quand même

Posté par
esta-fette
re : Série numérique 07-01-10 à 15:12

Une solution serait de calculer

a_{n+1}-a_n si je ne me trompe pas


( 1 + \frac 1{n+1} ) ( 1 + \frac 1 {n+1})^n - (1 +\frac 1 n)^n

on obtient:

 ( \frac 1{n+1} )e + \ \ ( 1 + \frac 1 {n+1})^n - (1 +\frac 1 n)^n

à cause du premier terme, ( \frac 1{n+1} )e ça doit diverger....

Posté par
g_la_grat
re : Série numérique 07-01-10 à 16:14

Je ne connais pas de critère utilisant la différence : a_{n+1} - a_n

Par contre je connais le critère de d'Alembert. On étudie la limite du rapport \frac{a_{n+1}}{a_n}. Si la limite l > 1 , alors ça diverge et si l < 1 ça converge..

Posté par
Dcamd
re : Série numérique 07-01-10 à 16:32

Resalut;

J'ai une petite idée.

Le terme général de la série est e^{-(1+\frac{1}{n})^n

On applique le test de Cauchy pour les séries.

On a donc :

(e^{-(1+\frac{1}{n})^n)^{\frac{1}{n}}

C'est à dire e^{-(1+\frac{1}{n})
Soit e^{-1-\frac{1}{n}} to_{\infty} e^{-1} < 1

D'après le test de Cauchy, la série est convergente.

Ca se tient ?

Posté par
Dcamd
re : Série numérique 07-01-10 à 16:34

La dernière ligne :

c'est :

e^{-1-\frac{1}{n}} \to e^{-1} < 1

Posté par
g_la_grat
re : Série numérique 07-01-10 à 21:34

OUps Dcamd le terme général c'est plutot : e - (1+\frac{1}{n})^n  (et pas en exposant )

Posté par
Dcamd
re : Série numérique 07-01-10 à 21:35

Dommage parce que ça marchait bien

Posté par
Dcamd
re : Série numérique 07-01-10 à 21:48

Le (1+(1/n))n est équivalent en l'infini 1/e.

Ca aide ?

C'est donc équivalent en l'infini à e - (1/e)
On remarque que le terme général ne tend pas vers 0.
C'est pas normal, si ?

Posté par
g_la_grat
re : Série numérique 07-01-10 à 22:04

hep ! merci pour ton aide mais je crois que le terme (1+ \frac{1}{n})^n est équivalent à e en l'infini plutot car :

(1+ \frac{1}{n})^n = e^{nln(1+\frac{1}{n})} =  e^{n(\frac{1}{n} - \frac{1}{2n^2^} + o(\frac{1}{n^2}))} = e^{1 - \frac{1}{2n} + o(\frac{1}{n})}

Posté par
g_la_grat
re : Série numérique 07-01-10 à 22:05

le terme général tend bien vers 0 , sinon ça serait génial ^^

Posté par
Dcamd
re : Série numérique 07-01-10 à 22:06

Euh, ln(1+(1/n)) = -1/n +o(1/n2)  

Non ?

Posté par
Dcamd
re : Série numérique 07-01-10 à 22:07

Non t'as raison, c'était trop beau

Posté par
g_la_grat
re : Série numérique 07-01-10 à 22:09

développement limité de ln(1+x) en 0

ln(1+x) = x - x²/2 + o(x²)

c'est plutot ln(1-x) = -x - x²/2 ..

Posté par
Dcamd
re : Série numérique 07-01-10 à 22:10

Oui, mais j'étais persuadé que ça tendait vers 1/e ! Lol

Posté par
g_la_grat
re : Série numérique 07-01-10 à 22:10

j'ai l'impression d'avoir tout essayer.. sauf d'Alembert mais là j'arrive pas à déterminer la limite d'un tel quotient c'est fou!

Posté par
g_la_grat
re : Série numérique 07-01-10 à 22:11

Moi aussi Dcamd au début mais en fait arf ^^

Posté par
g_la_grat
re : Série numérique 07-01-10 à 22:11

mais visiblement, au vu de calcul sur mathematica cette série semble diverger

Posté par
Dcamd
re : Série numérique 07-01-10 à 22:12

Je suis d'accord !!!

Posté par
gui_tou
re : Série numérique 07-01-10 à 22:14

Bonsoir,

3$a_n=\fr{e}{2n}-\fr{11}{24n^2}+\fr{o(1)}{n^2

...

Posté par
Dcamd
re : Série numérique 07-01-10 à 22:15

Salut gui_tou   !

Comment t'as fait ?

Posté par
gui_tou
re : Série numérique 07-01-10 à 22:19

Avec une composition de développements limités

(1+1/n)^n = exp( n ln(1+1/n) ) = exp( 1 - 1/(2n) + 1/(3n²) + o(1)/n²)

Puis exp(u) = 1 + u + u² + u²o(1)

Posté par
Dcamd
re : Série numérique 07-01-10 à 22:21

Pour la deuxième, u ne tend pas vers 0, si ?

Posté par
gui_tou
re : Série numérique 07-01-10 à 22:22

Ba on factorise exp( 1 - 1/(2n) + 1/(3n²) + o(1)/n² ) = exp(1).exp( -1/(2n) + 1/(3n²) + o(1)/n² )

Posté par
Dcamd
re : Série numérique 07-01-10 à 22:23

, c'est vrai !

Posté par
g_la_grat
re : Série numérique 07-01-10 à 22:23

lol j'avais trouvé un truc comme ça sur un brouillon mais j'étais pas sur .. thanks guitou

Posté par
g_la_grat
re : Série numérique 07-01-10 à 22:26

en fait j'aurai du aller jusqu'a l'ordre 3 pour le ln c'est pour ca

Posté par
g_la_grat
re : Série numérique 07-01-10 à 22:35

Perso après calcul je trouve :

a_n = \frac{e}{2n} + \frac{7e}{12n^2^} + o(\frac{1}{n^2})

Posté par
gui_tou
re : Série numérique 07-01-10 à 22:36

Mon résultat vient de Maple, c'est forcément juste désolé ^^

Boaf, au pire on dit an ~ e/(2n) et on applique le critère des équivalents pour les séries à termes positifs : la série diverge.

Posté par
g_la_grat
re : Série numérique 07-01-10 à 22:43

Oui tu as raison guitou, mais à l'ordre 2 c'est plus classe ^^



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