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Série de fonctions convergentes

Posté par
Laurierie
07-12-06 à 19:16

Bonsoir, je révise le chapitre sur les séries de fonctions convergentes et je bloque sur une étude.

Soit Un: R+->R
         x:-> x.e^{-nx}/ln(n)

Montrer que la série de fonctions de terme général Un converge uniformément sur R+.

Pourriez vous m'aider? Merci

Posté par
Rouliane
re : Série de fonctions convergentes 07-12-06 à 19:33

Bonsoir,

Déjà, on mpntre facilement que cette suite converge simplement vers la fonction nulle.

Tu peux montrer que pour tout x de R+, |U_n(x)|\le \frac{1}{nln(n)} en étudiant cette fonction et en montrant que le max est atteint pour x=1/n.

Il ya donc CVU

Posté par
Rouliane
re : Série de fonctions convergentes 07-12-06 à 19:43

oublie la première ligne de mon message précédent, je me suis emmelé les pinceaux avec les suites de fonctions

Posté par
Rouliane
re : Série de fonctions convergentes 07-12-06 à 19:48

Bon erreur de ma part, la série de fonctions de terme général 1/nln(n) ne converge pas.

désolé

Posté par
Laurierie
re : Série de fonctions convergentes 07-12-06 à 19:52

Bonsoir Rouliane. En effet cette suite de Bertrand ne converge pas. En fait j'ai montré que la série de fonction ne convergeait pas normalement sur R+ (en utilisant le max de la fonction qui est une série divergente) mais qu'elle convergeait normalement sur [a,+00[ pour a strictement positif.

Il me manque la convergence uniforme sur R+. Merci pour ton aide

Posté par
kaiser Moderateur
re : Série de fonctions convergentes 07-12-06 à 23:26

Bonjour Laurierie et Rouliane

Effectivement, la convergence normale ne marche pas ici et il faut donc recourir à une autre méthode pour montrer la convergence uniforme, c'est-à-dire essayer d'estimer le reste de la série pour montrer qu'il converge uniformément vers 0. Voici ce que je propose. Prenons n et p deux entiers quelconques et essayons de majorer \Large{\bigsum_{k=n}^{n+p}x\frac{e^{-kx}}{\ln(k)}} par une suite indépendante de p et de x et qui tend vers 0 lorsque n tend vers l'infini.

On peut commencer par dire que

\Large{\bigsum_{k=n}^{n+p}x\frac{e^{-kx}}{\ln(k)}\leq \frac{1}{\ln(n)}\bigsum_{k=n}^{n+p}xe^{-kx}}

Supposons x non nul dans un premier temps, alors \Large{e^{-x}\neq 1} et donc on a :

\Large{\bigsum_{k=n}^{n+p}x\frac{e^{-kx}}{\ln(k)}\leq \frac{1}{\ln(n)}xe^{-nx}\frac{1-e^{-px}}{1-e^{-x}}\leq \frac{1}{\ln(n)}xe^{-nx}\frac{1}{1-e^{-x}}=\frac{1}{\ln(n)}e^{-(n-1)x}\frac{x}{e^{x}-1}\leq \frac{1}{\ln(n)}\frac{x}{e^{x}-1}}

Ensuite, on a que pour tout x strictement positif, \Large{\frac{e^{x}-1}{x}\geq 1} (on peut le montrer en utilisant par exemple, le théorème des accroissements finis).

Ainsi, \Large{0\leq \bigsum_{k=n}^{n+p}x\frac{e^{-kx}}{\ln(k)}\leq \frac{1}{ln(n)}}

On remarque également que cette majoration reste valable si x est nul (car la somme est alors nulle).
En faisant tendre p vers \Large{+\infty}, on a bien ce qu'on voulait, c'est-à-dire la majoration suivante :

\Large{0\leq \bigsum_{k=n}^{+\infty}x\frac{e^{-kx}}{\ln(k)}\leq \frac{1}{\ln(n)}}

Kaiser

Posté par
Laurierie
re : Série de fonctions convergentes 08-12-06 à 19:34

Merci beaucoup Kaiser et Rouliane pour votre aide. A bientot

Posté par
kaiser Moderateur
re : Série de fonctions convergentes 08-12-06 à 21:15

Pour ma part, je t'en prie !



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