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Niveau Maths sup
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sur la serie harmonique alternée...

Posté par
elotwist
29-10-08 à 17:27

Bonjour !
Dans un exercice, on nous dit :
Soit(Un) n appartient à N* la famille des réels définie par n*Un=(-1)[/sup](n-1).
On nous demande de montrer que pour x>-1 il existe téta appartenant à ]0,1[ tel que ln(1+x)= ((-1)[sup]
(k-1) *x[/sup]k)/k + ((-1)[sup]n *x[/sup](n+1) )/(n+1)(1+théta*x)[sup]n+1
et en déduire que la série de terme général Un converge et a pour somme ln2 ?

Je ne vois pas popurquoi on aurait cette égalité...

Posté par
Arkhnor
re : sur la serie harmonique alternée... 29-10-08 à 18:04

Bonjour.

Applique la formule de Taylor-Lagrange à la fonction x \to ln(1+x), en développant autour de 0, et pose ensuite x=1.
Tu dois obtenir 3$ ln(2) = \Bigsum_{k=1}^n \frac{(-1)^{k+1}}{k} + \frac{(-1)^n}{(n+1)(1+\theta)^{n+1}}, pour \theta \in ]0,1[.

Posté par
elotwist
re : sur la serie harmonique alternée... 29-10-08 à 18:26

Quand je dérive n fois ln(1+x) il y a plein de coefficients qui apparaissent, pourquoi ils ne sont pas dans la formule ?

Posté par
Arkhnor
re : sur la serie harmonique alternée... 29-10-08 à 18:32

Quelle est la dérivée n-ième de ln(1+x) ?

Posté par
gui_tou
re : sur la serie harmonique alternée... 29-10-08 à 18:35

bonjour bonjour

elotwist : n'oublie pas qu'on travaille pour x autour de 0

Posté par
elotwist
re : sur la serie harmonique alternée... 29-10-08 à 18:39

Je trouve [ln(1+x)]^(n)= ((-1)^(n+1))/(1+x)^n) * 2*3*...*n.

Car :
(ln(1+x))'= 1/(1+x)

(ln(1+x))'' =-1/(1+x)²

(ln(1+x))'''= 2/(1+x)^3
....

Posté par
otto
re : sur la serie harmonique alternée... 29-10-08 à 18:53

Ca a du sens, mais n'oublie pas que dans la formule de taylor les coefficients sont les dérivées n-iemes oui, mais à une division par n! pres ...

Posté par
elotwist
re : sur la serie harmonique alternée... 29-10-08 à 18:57

Oui j'ai oublié de diviser par n! donc en fait j'obtiens 1/(1+x)^n
et je retrouve bien la formule qui m'est emandée merci !

Posté par
elotwist
re : sur la serie harmonique alternée... 30-10-08 à 09:35

Maintenant, j'ai un=(-1)^(n-1)/n
Je dois cnsidérer la série de terme général un, dans l'ordre où ils apparaissent, un terme positif, unterme négatif, un terme positif, deux termes negatifs,..., le p ième terme positif puis 2^(2p-1) termes négatives.
Je sais que cette série est divergente, mais comment le démonter ?

Posté par
gui_tou
re : sur la serie harmonique alternée... 30-10-08 à 11:56

Comment ça, cette série diverge ?

Si tu connais le critère spécial des séries alternées, alors c'est tout-à-fait trivial.

Sinon, considère les sommes partielles 3$\rm S_{2p et 3$\rm S_{2p+1, et montre que les suites 3$\rm (S_{2p}) et 3$\rm (S_{2p+1}) sont adjacentes.

Je te rappelle que le but de ton exo est de montrer que 3$\Bigsum_{n=1}^{+\infty}{4$\fr{(-1)^n}{n}}=\ell n(2)

Posté par
Arkhnor
re : sur la serie harmonique alternée... 30-10-08 à 12:00

elotwist> Je ne comprends pas bien ta question, grâce a la question précédente, on a une expression du reste de la série, et on peut montrer facilement que ce reste tend vers 0, quand n tend vers l'infini, ce qui permet à la fois de montrer la convergence de la série, et de calculer sa somme.

gui_tou Au signe près

Posté par
gui_tou
re : sur la serie harmonique alternée... 30-10-08 à 12:03

Pff suis-je bête

désolé Arkhnor :emabarras:

Posté par
elotwist
re : sur la serie harmonique alternée... 30-10-08 à 12:33

mais cette série n'est pas convergente...

Posté par
gui_tou
re : sur la serie harmonique alternée... 30-10-08 à 12:52

si ! à toi de le montrer avec ce que tu as fait plus haut !

Posté par
elotwist
re : sur la serie harmonique alternée... 30-10-08 à 13:04

J'ai montré que ((-1)^(k-1))/k tend vers ln 2 quand k tend vers l'infini. Donc maintenant on change l'ordre des termes de la série :
mon premier terme est : 1
mon second terme est : (-1)/2
montroisième terme est : 1/3
mon quatrième est -1/5
mon cinquième est -1/7
mon sixième est 1/4
...
en sommant deux à deux les termes de cette série... on obtient encore ln(2) je ne vois pas pourquoi en changeant l'ordre des termes on changerait la somme...donc moi je trouve qu'elle est convergente.

Posté par
gui_tou
re : sur la serie harmonique alternée... 30-10-08 à 13:10

Non tu as montré que 3$\Bigsum_{n=1}^{+\infty}{4$\fr{(-1)^{n-1}}{n}}=\ell n(2)

Qui te demande de changer l'ordre des termes ?

Et effectivement, en permutant l'ordre des termes, on peut faire changer la somme .. on peut lui donner n'importe quelle valeur 3$\gamma\in{\bb R}\cup\{-\infty,+\infty\}

En revanche les séries absolument convergentes sont commutativement convergentes..

Posté par
elotwist
re : sur la serie harmonique alternée... 30-10-08 à 13:21

bah c'est l'énoncé qui demande de changer l'ordre des termes en considérant la série : 1 terme positif, 1 negatif, 1 positif, 2 négatifs,..., le pème terme positif puis 2^(p-1) termes négatifs.

Posté par
elotwist
re : sur la serie harmonique alternée... 30-10-08 à 13:25

Ca veut dire que si ma nouvelle somme vaut + l'infini je n'ai plus la convergence.
Je trouve ça étrange quand meme, qu'en changeant l'ordre de la sommation on change la valeur.
Comment faire piour voir si ma nouvelle série converge ou pas puisque je n'est plus d'expression du terme général.

Posté par
gui_tou
re : sur la serie harmonique alternée... 30-10-08 à 13:43

ah ok l'énoncé le veut mea grandissima culpa

un pdf très bien fait

Je te conseillerais de passer par les sommes partielles, pour voir ce qu'il se passe.

Posté par
elotwist
re : sur la serie harmonique alternée... 30-10-08 à 14:29

Est ce possible de trouver une expression du terme général de cette série ?
ce serait une expression du style pour p allant de 0 à l'infini somme de 1/(2p-1)- somme de q allan de 2p à ... 1/p^?

Posté par
gui_tou
re : sur la serie harmonique alternée... 30-10-08 à 14:30

non je ne pense pas qu'on puisse trouver une expression simple tu terme général.. ça donne quoi avec les sommes partielles ?

Posté par
elotwist
re : sur la serie harmonique alternée... 30-10-08 à 14:34

Je ne vois pas comment résonner avec les sommes partielles . Quelles sommes partielles ? de quelles séries ?

Posté par
elotwist
re : sur la serie harmonique alternée... 30-10-08 à 20:57

******************************************************************************************

Posté par
gui_tou
re : sur la serie harmonique alternée... 30-10-08 à 21:51

non ba je vois pas trop comment faire, si on veut la valeur exacte ..

Posté par
elotwist
re : sur la serie harmonique alternée... 30-10-08 à 21:57

Mais pour cette arrangement là normalement on obtient une serie divergente.
si on montre que tous les termes divergent... on a que la serie diverge,non?

Posté par
gui_tou
re : sur la serie harmonique alternée... 30-10-08 à 21:59

hop hop hop

le terme général tend toujours vers 0, donc si la série diverge, la divergence n'est pas grossière



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