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Niveau maths spé
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Calcul d'une somme de série entière

Posté par
KiWiKiller
20-12-11 à 11:08

Bonjour à tous
J'ai un problème sur un exo de mon TD et je ne sais plus quoi faire.
On nous demande de calculer S=(-1)nxn/(2n+1)(2n+3) pour n de 0 à l'infini
J'ai trouvé que le rayon de convergence est R=1, j'ai décomposé en éléments simples et je trouve que  
S= (1/2)*[ (-1)nxn/(2n+1)  -  (-1)nxn/(2n+3) ]
La première somme avec le 2n+1 me fait penser au développement de arctan mais je n'arrive pas à m'y ramener et je ne vois absolument pas comment m'en sortir avec la deuxième.
Merci d'avance pour votre aide

Posté par
gui_tou
re : Calcul d'une somme de série entière 20-12-11 à 11:15

Salut,

Je pose \large S(x)=\sum_{n=0}^{+\infty}\dfrac{(-1)^nx^n}{2n+1}

On a \large xS(x^2)=\sum_{n=0}^{+\infty}\dfrac{(-1)^nx^{2n+1}}{2n+1}=\rm{Arctan}(x) donc pour \large x>0,\ S(x)=\dfrac{\rm{Arctan}(\sqrt{x})}{\sqrt{x}}

Avec la même idée, \large xS(-x^2)=\sum_{n=0}^{+\infty}\dfrac{x^{2n+1}}{2n+1}=\frac{1}{2}\ell n\left(\dfrac{1+x}{1-x}\right) donc pour \large x<0,\ S(x)=\frac{1}{2\sqrt{-x}}\ell n\left(\dfrac{1+\sqrt{-x}}{1-\sqrt{-x}}\right)

On trouve bien que S est continue en 0 avec S(0)=1


A toi de jouer pour l'autre somme

Posté par
gui_tou
re : Calcul d'une somme de série entière 20-12-11 à 11:23

Une idée comme ça : poser h = n+1 soit 2n+3 = 2h+1

Posté par
KiWiKiller
re : Calcul d'une somme de série entière 20-12-11 à 13:18

Merci beaucoup pour ta rapidité de ta réponse !
C'est très astucieux je ne pense pas que j'aurais pu y arriver seul ^^
Sur la base de ce que tu m'as proposé :
On pose h=n+1 et P(x) = (-1)h-1xh-1/(2h+1)
On remarque que -xP(x) = S(x)
et on distingue les cas x>0 et x<0
Une seule petite question tout de même : la nouvelle somme après le changement n->h commence à n=1 alors que n=0. Si je rajoute un premier terme nul, le calcul reste valable ou je dois trouver autre chose ?
Merci d'avance

Posté par
KiWiKiller
re : Calcul d'une somme de série entière 20-12-11 à 13:21

J'oublie des morceaux de phrases ^^
Une seule petite question tout de même : la nouvelle somme après le changement n->h commence à n=1 alors que s(x) commence à n=0. Si je rajoute un premier terme nul, le calcul reste valable ou je dois trouver autre chose ?



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