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Niveau Maths sup
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Somme des kx^k

Posté par
laurafr13
11-09-07 à 22:04

Bonjour,

Je suis en maths sup. Je suis dans un exercice de dm de maths et j'ai vraiment besoin d'aide, voici le problème et les pistes (faibles certes) que j'ai:

Pour x un réel différent de 1 et n * , on considère la somme:

Sn(x)=1<k<n kxk

que l'on propose de calculer de différentes façons.

1. Première méthode

On pose fn(x)= 0<k<n xk.
Rappeler la valeur de fn(x) et en déduire Sn(x).

Indication: Penser à dériver!

Alors j'ai trouvé fn(x)= (xn+1- 1)/(x-1) .

Et après c'est le flou, j'ai essayé de dériver mais je ne trouve rien de concret à utiliser, après tout, je ne sais meme pas si je dois dériver par rapport à k ou à x!

Merci d'avance pour votre aide,

Cordialement

Laura.

Posté par
Nightmare
re : Somme des kx^k 11-09-07 à 22:05

Salut

Ben d'après toi? La variable de ta fonction c'est quoi?

Posté par
laurafr13
re : Somme des kx^k 11-09-07 à 22:10

Oui c'est x, je viens de réaliser; mais j'ai toujours mon problème, je veux dire, en dérivant kxk j'obtiens k2xk-1... Et je ne vois pas en quoi dériver peut être utile ici, ou du moins, comment me servir de la dérivée obtenue.

Merci d'avance,

Laura.

Posté par
Nightmare
re : Somme des kx^k 11-09-07 à 22:11

C'est parce que tu ne dérives pas la bonne somme !

C'est f qu'il faut dériver !

Posté par
laurafr13
re : Somme des kx^k 11-09-07 à 22:20

Ok. Alors dans ce cas, je dérive f et j'obtiens la somme de 0 à n des kxk-1et donc la somme de 1 à n des kxk-1, puisque la somme s'annule pour k=O. Mais je ne vois pas comment partir de cette dérivée pour arrver à Sn.


Merci.

Laura

Posté par
Nightmare
re : Somme des kx^k 11-09-07 à 22:21

Ben tu ne reconnais rien? ca ressemble un peu à ta somme non?

Posté par
laurafr13
re : Somme des kx^k 11-09-07 à 22:24

Mais il me manque un x non?

Posté par
Nightmare
re : Somme des kx^k 11-09-07 à 22:27

Eh bien tu multiplies par x! Tu t'en fiches de toute façon ta somme dépend de k, pas de x!

Posté par
laurafr13
re : Somme des kx^k 11-09-07 à 22:27

Donc en fait j'ai Sn= f' / x ?

Merci beaucoup!

Posté par
Nightmare
re : Somme des kx^k 11-09-07 à 22:32

Non, x*f'(x) plutot.

Posté par
laurafr13
re : Somme des kx^k 11-09-07 à 22:35

oui pardon faute de frappe, merci beaucoup en tout cas!

Laura.

Posté par
Nightmare
re : Somme des kx^k 11-09-07 à 22:35

Avec plaisir !

Posté par
laurafr13
Suite du même exercice 14-09-07 à 14:32

Bonjour,

Voila, il s'agit toujours du même exercice, mais voila la suite. En fait, nous avons trois méthodes, avec lesquelles nous devons trouver le même résultat pour les trois.
Or, je ne trouve pas les mêmes résultats.

Revoila l'énoncé:

Pour x un réel différent de 1 et n * , on considère la somme:

Sn(x)=1<k<n kxk

que l'on propose de calculer de différentes façons.

1. Première méthode

On pose fn(x)= 0<k<n xk.
Rappeler la valeur de fn(x) et en déduire Sn(x).

Indication: Penser à dériver!


Alors j'ai trouvé:

                    fn(x)= (xn+1- 1)/(x-1) .

ensuite j'ai donc dérivé fn(x) pour trouver:

                    fn'(x)=1<k<n kxk-1

D'où Sn(x)=xfn'(x).

Pour trouver Sn(x), j'ai donc dérivé la valeur de fn(x), ce qui fait:
                    
                    fn'(x)= (nxn+1-nxn-xn+1)/(x-1)2

D'où Sn(x)=(nxn+2-nxn+1-xn+1+x)/(x-1)2.

Mon problème se situe dans le fait que je ne trouve pas la même solution dans la deuxième méthode que voici.

Deuxième méthode:

Exprimer de deux façons différentes Sn+1(x) en fonction de Sn(x).
Retrouver ainsi la valeur de Sn(x).

Indication: "décrocher" le premier et le dernier terme.


Tout d'abord, je décroche le premier terme.

On a donc Sn+1(x)=1<k<n+1 kxk
                    =(2<k<n kxk) + 1
                    =x(2<k<n kxk-1) + 1


On pose j=k-1.

   k varie entre 2 et n+1.
   j varie entre 1 et n.

Sn+1(x)=x[(1<k<n (k+1)xk-1) + 1]
      
       =x[(1<k<n kxk + 1<k<n xk) + 1]
      
       =x( Sn(x) + (xn+1- 1)/(x-1) - x) + 1

Sn+1(x)=xSn(x) + x(xn+1- 1)/(x-1) + 1.

Ensuite, je décroche le dernier terme.

Sn+1(x)=1<k<n+1 kxk
      
       =(1<k<n kxk) + (n+1)xn+1

Sn+1(x)= Sn(x) + nxn+1 + xn+1

On égalise les deux expressions de Sn+1.

Et la je trouve Sn(x)= (nxn+2 +xn+2 -nxn+1 -xn+1 -xn + 1)/(x-1)2

Ce qui est assez différent de la première méthode...

Pourriez vous m'indiquer où se trouve mon erreur?

Merci beaucoup, Laura.

Posté par
lafol Moderateur
re : Somme des kx^k 14-09-07 à 17:51

le premier terme est x et pas 1

Posté par
laurafr13
re : Somme des kx^k 14-09-07 à 17:58

a quel ligne stp?

Posté par
laurafr13
re : Somme des kx^k 14-09-07 à 18:19

meme en prenant compte de cette erreur de calcul, je ne trouve tjrs pas la meme chose...

Posté par
lafol Moderateur
re : Somme des kx^k 14-09-07 à 18:55

la dérivée de f n'est pas juste ...

Posté par domnoxtreize (invité)re : Somme des kx^k 15-09-07 à 16:07

Salut,
Non, ta dérivée n'est pas fausse, la premiere methode est bonne, tu t'es trompée dans la deuxieme.
J'ai le même dm pour lundi, tu t'es trompée 2 fois : comme l'a dit quelqu'un plus haut le premeir terme est x est pas 1 et la seconde erreur c'est :

Sn+1 (x) = x[( 1<k<n kx^k + 1<k<n x^k) +1]
Sn+1 (x) = x(Sn(x) + (xn+1)/(x-1) -1 ) +x

Posté par domnoxtreize (invité)re : Somme des kx^k 15-09-07 à 16:09

j'ai oublié un "-1" aprés le "xn+1"

Posté par
laurafr13
re : Somme des kx^k 15-09-07 à 16:13

oui merci, j'ai fini par terminer cet exercice;
merci bcp

Posté par
rOck1
dans la continuité 15-09-07 à 21:19

Bonjour a tous!

Je me permet d'intervenir car j'ai un exo similaire a faire, mais j'ai une question en plus. Il s'agit toujours de justifier l'égalité 1<k<n   kx^k  mais en utilisant 1<k<n1<j<k   x^k
L'indication est ici d'intervertir les symboles de sommation, mais a vrai dire je sèche un peu. J'aurais bien une idée en utilisant la somme des x^k et la somme des k, ce ki donnerai
1<k<n x^k * 1<j<k 1  et donc une formule connue * k, mais deux pb se pose:
1. je ne suis pas sur qu'on ai le droi de faire cela
2. on trouve la somme en fct de n x et k, ce qui me parait difficilement calculable

Posté par
chiheb01
re : Somme des kx^k 04-10-15 à 15:18

[k=1]sommepetit[/n]x^k*k est differente de [k=1]sommepetit[/n]x^k*[i=1]sommepetit[/k]1
car la prepiére donne 1*x+2*x^2+...n*x^n la deuxiemme donne 1*1+2(x+x^2)+3*(x+x^2+x^3)+.....n(x+x^2+...x^n) donc elle est plus grande de 1+x+[k=2]sommepetit[/n]k*x^2+[4]sommepetit[/n]1*x^3+....[n-1]sommepetit[/n]x^(n-1) qui est deja une autre somme elle meme je peut trouver son expression elle meme mais je crois que ca sert a rien aprés tout  

Posté par
lafol Moderateur
re : Somme des kx^k 04-10-15 à 19:14

répondre plus de huit ans après, en effet, ça risque fort de ne servir à rien

Posté par
mathist
re : Somme des kx^k 01-02-17 à 09:28

Bonjour,

Je n'aime pas particulièrement remonter des sujets aussi vieux mais je suis resté en arrêt devant ce passage et j'aimerais beaucoup qu'on m'aide à le comprendre :

Citation :


fn(x)= (xn+1- 1)/(x-1) .

ensuite j'ai donc dérivé fn(x) pour trouver:

fn'(x)=1<k<n kxk-1

D'où Sn(x)=xfn'(x).


Comment fait-on pour établir l'équivalence fn'(x)=1<k<n kxk-1 ? j'ai cherché, en vain : après avoir dérivé fn(x), je tombe sur une forme que je ne peux relier à rien. Je suis sûrement passé à côté de quelque chose !

Merci d'avance,

Mathist.

Posté par
jsvdb
re : Somme des kx^k 01-02-17 à 09:46

Bonjour mathist.

Il me semble que, sauf erreur, que l'on a cette identité quasi triviale pour tout x réel : (1+x+x^2+...+x^n)(1-x) = 1-x^{n+1} et comme je n'aime pas les pointillés :

(1-x)\sum_{k=1}^{n}{x^k}=1-x^{n+1} et ensuite, on calcule la dérivée.

Posté par
mathist
re : Somme des kx^k 01-02-17 à 09:57

Bonjour et merci de votre réponse jsvdb,

Cependant, ma question ne portait pas sur le calcul de la dérivée mais sur le lien entre la dérivée de fn(x) et 1<k<n kxk-1.

Merci d'avance,

Mathist.

Posté par
ThierryPoma
re : Somme des kx^k 01-02-17 à 10:18

Bonjour,

Pourtant, c'est assez simple. A la suite de ce qu'écrivait jsvdb, que je salue au passage,

f_n(x)=\dfrac{x^{n+1}-1}{x-1}=\sum_{k=0}^nx^k

de sorte que

f'_n(x)=\sum_{k=1}^nk\,x^{k-1}

Posté par
mathist
re : Somme des kx^k 01-02-17 à 10:22

Oh oui, c'était simple. Mais cela aurait mieux fonctionné si j'avais dérivé k*x^k !

Je suis sur la bonne voie ?

Posté par
jsvdb
re : Somme des kx^k 01-02-17 à 10:37

Formellement, tu veux dire primitiver ?
Bonjour ThierryPoma.

Posté par
mathist
re : Somme des kx^k 01-02-17 à 10:43

Je veux dire que j'avais dérivé fn(x) mais que je n'avais pas pensé à dériver x^k. Du coup, je ne comprenais pas comment faire pour arriver à l'égalité f'_n(x)=\sum_{k=1}^nk\,x^{k-1}.

Merci à tous les deux !

Bonne journée,

Mathist.

Posté par
alainpaul
re : Somme des kx^k 01-02-17 à 12:27

Bonjour,


Nous pouvons remarquer que les 'transformations' :xf'(x)  ou (xf(x))' de  f(x) - terme générique  a_ix^i  - ne modifie pas  la puissance   xi .

Soit:x(x^k)'=k\times x^k ,  (x\times x^k)'=(k+1)x^k


Alain

Posté par
Wissalwisso
re : Somme des kx^k 11-01-18 à 20:43

Mais comment calculer la somme de k.x^k-1 ?

Posté par
lafol Moderateur
re : Somme des kx^k 11-01-18 à 22:13

ThierryPoma @ 01-02-2017 à 10:18

Bonjour,

Pourtant, c'est assez simple. A la suite de ce qu'écrivait jsvdb, que je salue au passage,

f_n(x)=\dfrac{x^{n+1}-1}{x-1}=\sum_{k=0}^nx^k

de sorte que

f'_n(x)=\sum_{k=1}^nk\,x^{k-1}

Posté par
Wissalwisso
re : Somme des kx^k 13-01-18 à 23:16

Merciiii j'ai compris



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