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Niveau LicenceMaths 2e/3e a
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Séries entières

Posté par
scoatarin
14-04-18 à 16:27

Bonjour,

Merci de m'aider à répondre à la question 2 de l'exercice suivant:

Exercice 12 ( L' équation de Legendre). Soit . On considère l'équation différentielle :
                               (1-x2y"(x)  - 2xy'(x) + y(x) = 0.

1) Soit (x) = \sum_{n=0}^{+\infty}{a_{n}x_{n}} une série entière de rayon de convergence R > 0. En le justifiant soigneusement, montrer que est solution de (L) si et seulement si les coefficients an vérifient des relations de récurrence que l'on précisera.

2. On suppose que . Soit (x) = \sum_{n=0}^{+\infty}{a_{n}x_{n}} une série entière de rayon de convergence R > 0 qui est solution de (L). En supposant (0) = 1 et '(0) = 0, déterminer R.


Ce que j'ai fait:

A la question 1, on trouve :

(n+2) (n+1) an+2 - (n(n-1) + 2n - )  an = 0
et
a2 = -(/2) a0.

A la question 2, on trouve:

n (n-1) + 2n - 0
et
(0) = 1 et '(0) = 0 a0 = 1 et a1 = 0.

Je ne sais pas comment déterminer R.

Posté par
boninmi
re : Séries entières 14-04-18 à 17:18

Bonjour,

Les termes de rang impair sont nuls.
Pose u=x2 et bn=a2n et calcule le rayon de convergence de la série entière de terme général bnun par les méthodes habituelles.

Posté par
scoatarin
re : Séries entières 14-04-18 à 18:24

La série entière devient \sum_{2n}^{+\infty}{b_nu^{n}}
et

\lim_{n\rightarrow +\infty }\frac{b_{n+1}}{b_{n}} = \lim_{n\rightarrow +\infty }\frac{(n+1)^2 + (n+1) - \lambda}{(n+3) (n+2)}  \frac{(n+2) (n+1) }{(n^2 + n- \lambda)}}\simeq \frac{n^{4}}{n^{4}},

donc R=1/1 soit R = 1 .

C'est juste ?

Posté par
scoatarin
re : Séries entières 14-04-18 à 18:27

rectification:
La série entière devient \sum_{n=0}^{+\infty}{b_nu^{n}}

Posté par
scoatarin
re : Séries entières 14-04-18 à 20:29

Non, je me suis trompé et je rectifie :

\lim_{n\rightarrow +\infty }\frac{b_{n+1}}{b_{n}} = \lim_{n\rightarrow +\infty }\frac{2n(2n-1) + 2 (n-1) - \lambda}{(2n+2) (2n+1)}\simeq \frac{4n^{2}}{4n^{2}},

donc R=1/1 soit R = 1 .

C'est juste ?

Posté par
boninmi
re : Séries entières 14-04-18 à 20:43

Ça me paraît correct.
Reste à justifier que le rayon de convergence de la série de terme général bnun est le même que celui de la série de départ, cela paraît "évident", mais il faut peut-être une mise en forme.

Posté par
scoatarin
re : Séries entières 14-04-18 à 21:36

Le rayon de convergence de la série de terme général bnun est le même que celui de la série de départ car ces deux séries sont égales.

Exact ?

Posté par
boninmi
re : Séries entières 14-04-18 à 21:52

Egales, non. Les termes de même rang ne sont pas égaux.
Je dirais plutôt que 0<x<r 0<x2<r2
0<u<1, d'où r=1.

Posté par
scoatarin
re : Séries entières 15-04-18 à 07:26

boninmi @ 14-04-2018 à 21:52

Egales, non. Les termes de même rang ne sont pas égaux.
Je dirais plutôt que 0<x<r 0<x2<r2
0<u<1, d'où r=1.


Je ne suis pas sûr d'avoir bien compris le type de raisonnement.

C'est un raisonnement par l'absurde, n'est-ce pas ?    

Posté par
larrech
re : Séries entières 15-04-18 à 08:01

Bonjour scoatarin,

Ayant posé u=x^2, on calcule le rayon de convergence de la série en u, soit R=1, d'où celui de la série en x.



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