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Niveau Maths sup
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calcul de somme

Posté par Giny2 (invité) 19-08-05 à 15:22

Bonjour, puvez vous m'aider à calculer la somme suivante:
somme de p=1 à k de (1/(4p+1)-1/(4p-1))
merci d'avance

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : calcul de somme 19-08-05 à 17:00

Sauf erreur, on doit reconnaître un développement de arctan.
La somme vaut arctan(1)-1 = pi/4 - 1

Posté par elessar53 (invité)re : calcul de somme 19-08-05 à 17:06

Nicolas_75 >> tu veux dire que la somme tend vers pi/4 - 1 en l'infini, non ? car je croi que Giny2 veux expliciter cette somme en fonction de k. sa valeur est fonction de k, donc la somme ne peux etre pi/4 - 1 pour tout k entier naturel (prendre k=1 par exemple)

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : calcul de somme 19-08-05 à 17:24

Bonjour tout le monde;
j'ai l'impression que:
3$\blue\{{\forall k\ge1\\ \Bigsum_{p=1}^{p=k}(\frac{1}{4p+1}-\frac{1}{4p-1})=\Bigsum_{p=1}^{p=2k}\frac{(-1)^p}{2p+1}

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : calcul de somme 19-08-05 à 17:33

elessar53, bien sûr. Merci de m'avoir corrigé.

Posté par Giny2 (invité)re : calcul de somme 19-08-05 à 17:33

merci pour vos réponses. Elassar53 je voudrai effectivement expliciter cette somme en fonction de k, d'ou mon problème...
Elhor je comprend pas trop ton expression de la somme, comment la trouve-tu?
Crois tu qu'après on puisse trouver la somme en fonction de K?

Posté par elessar53 (invité)re : calcul de somme 19-08-05 à 17:43

L'expression de la somme est triviale, pour la comprendre essaie d'ecrire ta somme pour k = 3 par exemple, la somme vaut 1/5 - 1/3 + 1/9 - 1/7 + 1/13 - 1/11 = -1/3 +1/5 - 1/7 + 1/9 - 1/11 + 1/13 = somme alternée des inverses des 2k (soit 6 dans cet exemple) nombres impairs superieurs à 2.
Quand à la limite pi/4 - 1 en l'infini, ma calculatrice semble confirmer, mais j'avoue que la demarche m'interresserait ... Doit-on reconnaitre ici une somme de Riemann ?

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : calcul de somme 19-08-05 à 19:12

Une petite idée:
\frac{(-1)^p}{2p+1}=\int_{0}^{1}(-t^2)^pdt et donc:
\Bigsum_{p=1}^{p=2k}\frac{(-1)^p}{2p+1}=\int_{0}^{1}(\frac{1-(-t^2)^{2k+1}}{1+t^2}-1)dt=\frac{\pi}{4}-1+\int_{0}^{1}\frac{t^{4k+2}}{1+t^2}dt et comme:
|\int_{0}^{1}\frac{t^{4k+2}}{1+t^2}dt|\le\int_{0}^{1}t^{4k+2}dt=\frac{1}{4k+3} on voit qu'effectivement:
\lim_{k\to+\infty}\Bigsum_{p=1}^{p=k}\frac{1}{4p+1}-\frac{1}{4p-1}=\frac{\pi}{4}-1

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : calcul de somme 21-08-05 à 04:10

\textrm Une formule en bonus:
4$\red\fbox{\pi=4\Bigsum_{n=0}^{+\infty}\frac{(-1)^n}{2n+1}=4(\frac{1}{1}-\frac{1}{3}+\fra{1}{5}-\frac{1}{7}+\frac{1}{9}-\frac{1}{11}+..)}

Posté par Yalcin (invité)re : calcul de somme 21-08-05 à 12:30

Bonjour

On a aussi \sum\limits_{k=1}^n{\frac{1}{{4k+1}}-\frac{1}{{4k-1}}}=\frac{1}{4}\left({\pi-\psi\left({n+\frac{3}{4}}\right)+\psi\left({n+\frac{5}{4}}\right)}\right)-1.

Pour la focntion \psi, voir http://mathworld.wolfram.com/DigammaFunction.html

Voilà,cordialement Yalcin




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