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Niveau Maths sup
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Question Développements Limités

Posté par
gui_tou
16-02-08 à 11:36

Bonjour à tous

Un passage obscur dans un petit exo sur les DL :

Citation :

Nature de la série 4$\blue\fbox{\Bigsum_{n\ge2}{\(1-\fra{1}{n}\)}^{n^2 ?

Je pose donc 3$\fbox{\forall n\in\mathbb{N},\,n\ge2,\;u_n={\(1-\fra{1}{n}\)}^{n^2.

Soit 3$n\in\mathbb{N},\,n\ge2. Alors 3$u_n=\exp\[n^2.\ln(1-\fra{1}{n})\].

J'utilise donc des développements limités, afin de trouver un équivalent de un.

Innocemment, au début je choisis de l'ordre 1 :

3$\blue\fbox{\bullet En 0, 3$\ln(1+x)=x+o(x)   donc  quand 3$n\to+\infty,\;\fbox{\ln(1-\fra{1}{n})=-\fra{1}{n}+o\(\fra{1}{n}\).

Ainsi, en +\infty 3$\fbox{n^2.\ln(1-\fra{1}{n})=-n+o(n) et par conséquent, 3$\fbox{n^2.\ln(1-\fra{1}{n})\sim_{+\infty}-n

Et de là vient le problème. On sait que 3$\fbox{\blue e^{a_n}\sim_{+\infty} e^{b_n}\Leftrightarrow \lim_{n\to+\infty} (a_n-b_n)=0.

On serait tenté de dire 3$\exp\[n^2.\ln(1-\fra{1}{n})\]\sim_{+\infty}\exp(-n) 3$\red\rm MAIS 2$\lim_{n\to+\infty} (n^2.\ln(1-\fra{1}{n})-(-n))=\fbox{\fbox{\fra{-1}{2}.

Je veux bien, c'est confirmé par Maple. Mais c'est une FI non ? Comment se rendre compte que 3$\blue\fbox{n^2.\ln(1-\fra{1}{n})+n\longrightarrow_{n\to+\infty}-\fra{1}{2}  ou sans avoir la valeur exacte de la limite, comment savoir que ça tend pas vers 0 ??

En effet  \underb{n}_{\to+\infty}\(\underb{n.\ln(1-\fra{1}{n})+1}_{\to0}\), oh la magnifique forme indéterminée !

Et donc après s'être rendu compte de ce petit problème, on reprend tout à 0, on fait le DL à l'ordre 2,
et on trouve finalement 3$u_n\sim e^{-n-\fra{1}{2}}\\\fbox{u_n\sim\fra{1}{\sqrt{e}}.\(\fra{1}{e}\)^n Donc la série est une série convergente.

Remarque : bien sûr si on arrive à obtenir le -1/2, pas besoin de faire un autre DL




Voilà voilà, merci de votre aide

Bonne journée !

Posté par
raymond Correcteur
Question Développements Limités 16-02-08 à 11:51

Bonjour.

Un développement limité me donne :

3$\textrm u_n = e^{-n}.e^{-1/2}.e^{-3n+o(1/n)} = \fra{1}{\sqrt{e}} e^{-n}[1-\fra{1}{3n}+o(\fra{1}{n})]

Donc, bien l'équivalent que tu proposes.

Posté par
disdrometre
re : Question Développements Limités 16-02-08 à 11:55

salut Lucky

je pense que lim ( an - bn) =0 n'implique pas l'équivalence de exp(an) et exp(bn) en +oo.

en effet  si on part de cn= an-bn  tend vers 0 en +oo

alors  exp(an) -exp(bn) = exp(an) ( 1 - exp(-cn)) = exp(an) ( 1 - (1- cn +o(cn)) =

exp(an) ( cn + o(cn))

cette expression ne tend pas forcément vers 0 , voir ton exo.

D.

Posté par
gui_tou
re : Question Développements Limités 16-02-08 à 11:56

Bonjour Raymond

Oui, d'accord mais ma question est comment se rend-t-on compte que 3$\fbox{\lim_{n\to+\infty}%20(n^2.\ln(1-\fra{1}{n})+n\not=0 ?

Merci de ton attention

Posté par
gui_tou
re : Question Développements Limités 16-02-08 à 11:59

Salut Jolly

C'est pourtant ce que j'ai dans mon cours :

3$\exp(a_n)\sim_{+\infty}\exp(b_n)\Leftrightarrow \fra{\exp(a_n)}{\exp(b_n)}\longrightarrow_{n\to+\infty} 1\Leftrightarrow \exp(a_n-b_n)\longrightarrow_{n\to+\infty} 1\Leftrightarrow (a_n-b_n)\longrightarrow_{n\to+\infty} 0

Posté par
gui_tou
re : Question Développements Limités 16-02-08 à 12:05

3$\fbox{\lim_{n\to+\infty} n^2.\ln(1-\fra{1}{n})+n\not=0 sans parenthèses mal placées

Posté par
raymond Correcteur
re : Question Développements Limités 16-02-08 à 12:56

Je ne me suis pas posé cette question.

3$\textrm u_n = exp[n^2.ln(1-\fra{1}{n})]

Ensuite, je développe le logarithme à l'ordre 3 en (1/n).

Posté par
gui_tou
re : Question Développements Limités 16-02-08 à 13:11

Ok, mais pourquoi l'ordre 3 ? Tu as senti que l'ordre 1 n'était pas suffisant ?

Posté par
raymond Correcteur
re : Question Développements Limités 16-02-08 à 13:18

Avec un "n²" devant, cela semble évident. De toute façon, il vaut mieux prendre plus de termes que pas assez. Il est plus agréable de laisser tomber quelques termes en fin de calcul plutôt qu'être obligé de tout recommencer.

Posté par
gui_tou
re : Question Développements Limités 16-02-08 à 13:27

Compris, merci

Et si j'ai vraiment envie de connaître la limite de 3$n^2.\ln(1-\fra{1}{n})+n, je fais un DL ?

Posté par
raymond Correcteur
re : Question Développements Limités 16-02-08 à 13:40

Oui.

Posté par
infophile
re : Question Développements Limités 16-02-08 à 13:51

Très jolis tes posts guigui

Bonjour à tous

Posté par
gui_tou
re : Question Développements Limités 16-02-08 à 15:04

Merci J'essaie de les rendre attrayants



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