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Niveau Maths sup
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Serie

Posté par
Titi de la TS3
02-01-07 à 14:47

Bonjour. Voila 2 heures que je cherche mais je ne sais pas encore m'y prendre.<soit n.
C'est une série à étudier:

Donner la nature de la série de terme général:

4$u_n=\frac{(-1)^{n(n+1)(n+2)/6}}{6}.
Merci à tous ceux qui pourront m'éclairer.

Posté par
kaiser Moderateur
re : Serie 02-01-07 à 14:54

Bonjour Titi

S'il n'y a aucune faute de frappe, je ne dirais qu'une chose : pour qu'une série converge, que doit nécessairement vérifier le terme général.

Kaiser

Posté par
Rouliane
re : Serie 02-01-07 à 14:57

Bonjour,

Tu dois connaitre une condition nécéessaire sur le terme général d'une série pour qu'elle converge.

Posté par
Rouliane
re : Serie 02-01-07 à 14:58

Salut Kaiser

Posté par
kaiser Moderateur
re : Serie 02-01-07 à 14:58

Salut Rouliane (et bonne année ! )

Posté par
puisea Posteur d'énigmes
re : Serie 02-01-07 à 14:58

Salut,

Rapidement car moi aussi je suis entrain de plancher sur des exos de séries...

Peut-être faut-il reconnaitre :

\frac{n(n+1)(n+2)}{6} comme étant la formule pour simplifier la somme :

\Large\sum_{k=0}^n k^2

C'est juste une idée

@+

Posté par
Rouliane
re : Serie 02-01-07 à 15:00

Bonne année Kaiser
Je vois quej'ai été encore trop lent une fois de plus

Posté par
kaiser Moderateur
re : Serie 02-01-07 à 15:13

Rouliane>
puisea> Salut (et bonne année à toi aussi). En fait, c'est plus bête que ça !

Kaiser

Posté par
puisea Posteur d'énigmes
re : Serie 02-01-07 à 15:16

Salut Kaiser (ca faisait un petit moment )

Bonne année à toi (comme à Rouliane et les autres )

Citation :
En fait, c'est plus bête que ça


Ah oui ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Serie 02-01-07 à 15:18

Citation :
ca faisait un petit moment


Effectivement !

Citation :
Ah oui ?


Regarde les premiers messages de Rouliane et de moi-même !
Normalement, ça devrait répondre à ta question.

Kaiser

Posté par
puisea Posteur d'énigmes
re : Serie 02-01-07 à 15:24

Euh la normalité ne doit pas être au rendez-vous

Au risque de paraitre idiot, je ne vois pas quoi répondre à la question :

Citation :
Pour qu'une série converge, que doit nécessairement vérifier le terme général ?


Je n'ai pas encore eu de cours à proprement parler sur les séries, j'en ai un aperçu actuellement avec l'exo que je traite sur l'autre topic.

Posté par
Rouliane
re : Serie 02-01-07 à 15:28

Il faut que Un tende vers 0 ( regarde la contraposée de la propriété que tu as démontré dans ton message, Puisea )

Posté par
kaiser Moderateur
re : Serie 02-01-07 à 15:31

Citation :
Je n'ai pas encore eu de cours à proprement parler sur les séries, j'en ai un aperçu actuellement avec l'exo que je traite sur l'autre topic.


OK, je comprends.

En fait, une série de terme général \Large{u_{n}}, ce n'est rien d'autre que la suite de terme général \Large{s_{n}=\bigsum_{k=0}^{n}u_{k}}.

Si la série converge, que peut-on dire de \Large{s_{n+1}-s_{n}} ?

Kaiser

Posté par
puisea Posteur d'énigmes
re : Serie 02-01-07 à 15:31

Effectivement...

Heureusement que j'ai mis "Au risque de paraitre idiot" !!

Merci Rouliane.

Posté par
puisea Posteur d'énigmes
re : Serie 02-01-07 à 15:31

>> Kaiser, cela tend vers 0

Posté par
kaiser Moderateur
re : Serie 02-01-07 à 15:34

puisea> donc on a bien le résultat voulu (celui donné précédemment par Rouliane).

Kaiser

Posté par
puisea Posteur d'énigmes
re : Serie 02-01-07 à 15:48

C'est encore moi

Donc pour résumer : pour qu'une série converge, que doit nécessairement vérifier le terme général => Un tend vers 0.

Mais y a-t-il une condition nécessaire et suffisante ? (juste par curiosité)

Posté par
Titi de la TS3
re : Serie 02-01-07 à 15:50

Atendez que je comprenne bien vous etes en train de dire que si Sn+1-Sn converge vers 0 alors Sn converge?
J'avoue ne pas trés bien comprendre.

Posté par
kaiser Moderateur
re : Serie 02-01-07 à 15:50

Citation :
Mais y a-t-il une condition nécessaire et suffisante ?(juste par curiosité)


Malheureusement non ! (ça serait trop facile sinon ).

Kaiser

Posté par
kaiser Moderateur
re : Serie 02-01-07 à 15:52

puisea> du moins, pas à ma connaissance !
Titi de la TS3> c'est l'inverse que l'on a dit !

Kaiser

Posté par
Titi de la TS3
re : Serie 02-01-07 à 15:52

Alors ou voulez-vous en venir avec Sn+1-Sn?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Serie 02-01-07 à 15:53

Titi de la TS3> \Large{s_{n+1}-s_{n}=u_{n+1}}.

Kaiser

Posté par
puisea Posteur d'énigmes
re : Serie 02-01-07 à 15:55

Oki, merci Kaiser.

Désolé d'avoir occupé ton post Titi de la TS3.

@+

Posté par
Titi de la TS3
re : Serie 02-01-07 à 16:00

Pas de probleme, j'en suis trés honoré.

Posté par
kaiser Moderateur
re : Serie 02-01-07 à 16:01

puisea>

Posté par
Titi de la TS3
re : Serie 02-01-07 à 16:06

Certe Sn+1-Sn= Un+1 Mais pourquoi Sn converge? J'aurai pensé faire des groupes de Cauchy pour résoudre le probleme....

Posté par
kaiser Moderateur
re : Serie 02-01-07 à 16:08

Deux petites secondes : Pour toi, \Large{s_{n}} c'est mon exemple ou alors ça concerne ton exo uniquement ?

Kaiser

Posté par
Titi de la TS3
re : Serie 02-01-07 à 16:13

Euh mon exercice uniquement. mais si aprés tu peux expliquer un peu plus ton exemple  cela ne me derange pas, si cela peux me donner une methode c'est pas de refus.

Posté par
kaiser Moderateur
re : Serie 02-01-07 à 16:16

OK !
Dans ton cours, tu as dû voir que si une série converge, alors son terme général tend vers 0 ? (c'est justement ce que j'essayais d'expliquer dans mon exemple).

Kaiser

Posté par
Titi de la TS3
re : Serie 02-01-07 à 16:17

Oui ceci resulte du critere de Cauchy.

Posté par
Titi de la TS3
re : Serie 02-01-07 à 16:19

Mais ici c'est Sn que je doit montrer convergente.

Posté par
kaiser Moderateur
re : Serie 02-01-07 à 16:22

C'est plus bête que ça.
Dans ce cas, je reprends ce que je disais !
Je reprends les notations de mon message de 15h31.

Si la série converge, cela vaut dire qu'il existe une constante l telle que \Large{\lim_{n\to +\infty}s_{n}=l}
On a donc : \Large{\lim_{n\to +\infty}s_{n-1}=l}

d'où \Large{\lim_{n\to +\infty}(s_{n}-s_{n-1})=0}

Or \Large{s_{n}-s_{n-1}=u_{n}}, donc \Large{(u_{n})} tend vers 0.

Kaiser

Posté par
kaiser Moderateur
re : Serie 02-01-07 à 16:24

Justement, la série de ton exercice n'est pas convergente car \Large{(u_{n})} ne tend pas vers 0 (on utilise une contraposée).

Kaiser

Posté par
Titi de la TS3
re : Serie 02-01-07 à 16:38

Mais c'est pas evident de montrer que un ne tend pas vers 0

Posté par
kaiser Moderateur
re : Serie 02-01-07 à 16:39

Considère la valeur absolue !

kaiser

Posté par Matias (invité)re : Serie 02-01-07 à 16:59

bonjour et bonne année.

comme cela a été dit quelques réponses plus haut, si un tend vers 0 alors la série converge. ok

je voudrais savoir si, si un ne tend pas vers 0, si l'on peut conclure que la série diverge.

j'aimerais aussi comprendre le théoreme de (n^alpha)Un qu'on utilise pr étudier la nature des séries.

Pouvez vous m'aider svp?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Serie 02-01-07 à 17:10

Bonjour Matias et bonne année

Citation :
si un tend vers 0 alors la série converge


Justement non, c'est l'inverse qui a été dit.

Citation :
je voudrais savoir si, si un ne tend pas vers 0, si l'on peut conclure que la série diverge.


oui. C'est même ça qu'on utilise dans l'exo pour montrer que la série diverge.

En fait, encore une fois, c'est la contraposée de : si la série converge, alors le terme général tend vers 0.

Kaiser

Posté par Matias (invité)re : Serie 02-01-07 à 17:19

Citation :
si la série converge, alors le terme général tend vers 0


donc la réciproque est fausse???

De même si la série diverge, c'est que son terme général Un ne tend pas vers 0.

pareil, est ce que la réciproque est fausse?

Posté par
puisea Posteur d'énigmes
re : Serie 02-01-07 à 17:21

Salut,

oui la réciproque est fausse, exemple : Un = 1/n

Posté par Matias (invité)re : Serie 02-01-07 à 17:29

ok je ne comprend alors pas pourquoi dans mon cour j'ai l'exemple suivant:

eturier la nature de la série de terme général Un= ( 1 + 1/n ) ^n

avec comme corrigé: "on a vu que (1 + 1/n ) ^n est équivalent a exp

donc la série diverge.

Si je comprend bien le prof s'est servi du fait que Un tend vers exp, qui est différent de 0, donc la série diverge.
Pourtant on vient de voir que la réciproque a cette propriété : "De même si la série diverge, c'est que son terme général Un ne tend pas vers 0. " est fausse !!

ya un truc que je comprend pas!

Posté par
kaiser Moderateur
re : Serie 02-01-07 à 18:00

Citation :
"De même si la série diverge, c'est que son terme général Un ne tend pas vers 0. "


C'est cette propriété qui est fausse. Ce n'est pas parce qu'une série diverge que le terme général ne tend pas vers 0 (voir l'exemple de puisea dans son dernier message).

Kaiser

Posté par
puisea Posteur d'énigmes
re : Serie 02-01-07 à 18:04

Re Kaiser,

Y a-t-il alors une/des condition(s) sur le terme général pour être sûr que la série diverge ?

Je voudrais bien caler les choses

Posté par
kaiser Moderateur
re : Serie 02-01-07 à 18:23

Je dirais que c'est au cas par cas.
Deux de choses l'une :
1) soit le terme général ne tend pas vers 0 auquel cas c'est fini.
2) soit le terme général tend vers 0 et là, on n'a simplement des conditions suffisantes.
Par exemple, s'il est de signe constant (par exemple positif) on peut le comparer au terme général d'un série convergente du genre Riemann, Bertrand (je en sais pas si ça te dit grand chose vu que tu n'as pas encore vraiment vu les séries).
Il existe d'autres critères que tu verras en cours mais encore une fois, ce n'est encore que des conditions suffisantes.
Parfois, on peut aussi faire un développement asymptotique du terme général.
Sinon, la seule condition nécessaire et suffisante à laquelle on pourrait penser est le critère de Cauchy.
En effet, pour une série numérique de terme général \Large{u_{n}}, on peut estimer des tranches de cauchy. Au cas où tu ne connaitrais pas la terme, ce sont des quantités du type \Large{\bigsum_{k=n}^{n+p}u_{k}}.
La série convergera si et seulement si les tranches de Cauchy convergent vers 0 lorsque n tend vers l'infini et ce uniformément en p.
En d'autres termes, il faut et il suffit qu'il existe une suite positive \Large{(a_{n})} qui tend vers 0 telle que pour tout p, \Large{|\bigsum_{k=n}^{n+p}u_{k}|\leq a_{n}}.
Certes, c'est une condition nécessaire et suffisante mais pour peu que le terme général soit vraiment très moche, cette CNS peut paraître inexploitable.
Ai-je répondu à ta question ?

Kaiser

Posté par Matias (invité)re : Serie 02-01-07 à 18:31

Citation :
Y a-t-il alors une/des condition(s) sur le terme général pour être sûr que la série diverge ?


si j'ai bien compris il suffit que Un est une limite autre que 0

Posté par
kaiser Moderateur
re : Serie 02-01-07 à 18:33

Matias> oui c'est suffisant mais bien sûr, ce n'est pas nécessaire.

Kaiser

Posté par
puisea Posteur d'énigmes
re : Serie 02-01-07 à 18:33

Merci pour cette réponse complète Kaiser, il y a quelques petites choses que je ne connais pas comme tu le supposais. Par exemple, je n'ai fais qu'apercevoir ce qu'on appelle suites de Cauchy.

Est-ce qu'on pourrait essayer sur un exemple... j'en ai pris un au hasard :

Il faut démontrer que la série de terme général :

u_n = \frac{n+1}{n(n+2)}

diverge. A l'évidence le terme général tend vers 0. N'ayant jamais utilisé les tranches de Cauchy, je ne vois pas trop quelle méthode utiliser ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Serie 02-01-07 à 18:35

Ici, il suffit de prendre un équivalent.

Kaiser

Posté par
puisea Posteur d'énigmes
re : Serie 02-01-07 à 18:39

Et bien l'équivalent le plus immédiat est l'inverse de la fraction.

si on a deux suites équivalentes, leurs séries sont équivalentes ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Serie 02-01-07 à 18:47

Citation :
Et bien l'équivalent le plus immédiat est l'inverse de la fraction.


Là je ne suis pas sûr de bien comprendre.

Citation :
si on a deux suites équivalentes, leurs séries sont équivalentes ?


Forcément, si tu n'as pas vu les séries, j'aurais dû me douter que tu n'as pas vu certains critères de convergence. J'aurais du y penser !

Soient \Large{(u_{n})} et \Large{(v_{n})} deux suites positives (ça c'est important)

Si ces deux suites sont équivalentes, alors les deux séries correspondantes sont de même nature, c'est-à-dire que l'une converge si et seulement l'autre converge.
On suppose que ces deux suites sont équivalentes.

1er cas : s'il y a divergence, alors les sommes partielles sont équivalentes.
2ème cas : s'il y a convergence, alors les restes sont équivalents.

Bien sûr, tout ceci se démontre.

Kaiser

Posté par
puisea Posteur d'énigmes
re : Serie 02-01-07 à 18:55

Oula c'est pas simple tout ca !

Pour l'équivalent, il faut oublier ce que j'ai dit.

Sinon comment ca "les restes" ?

Sinon comment trouver un équivalent à la suite u ? Y a-t-il une méthode ou des astuces autres que le tatonnement ?

Donc si j'ai bien compris, si on trouve un équivalent dont la série diverge clairement, notre série initiale diverge ?

Dans l'exemple que j'ai donné, on a comme équivalent, la suite Vn = 1/n ?

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