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Niveau Maths sup
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Somme télescopique

Posté par
Vlam
15-09-13 à 13:28

Bonjour à tous!
Voilà, ca fait un moment que je lis ce forum (depuis la 1ère S en fait), et celui-ci m'a beaucoup aidé, notamment dans mes révisions pour le bac.
Je suis passé en MPSI cette année, et cette fois ci ca se corse, et je ne trouve plus de réponses à mes questions dans les sujets déjà tout fait! J'ai besoin d'aide concernant les sommes télescopiques, car je suis un peu paumé sur la méthode.

J'ai bien compris mon cours, et je sais en faire la démonstration (avec un changement de variable)! ak+1-ak=an+1-a0.

Toutefois, je bloque complètement sur la mise en pratique: comment faire apparaitre les sommes télescopiques?
Par exemple, j'ai cet exercice sur lequel je coince:

Cn= 1/(k²-1).

=((k+1-k))/((k+1)*(k-1)

=1/(k-1) - k/(k+1)(k-1)

Mais je suis incapable d'aller plus loin .
Si quelqu'un a une méthode "générale", je suis preneur!

Merci d'avance pour toute réponse!

Posté par
elanoo
re : Somme télescopique 15-09-13 à 13:38

Tu as 1/(k^2-1)= 1/[(k+1)(k-1)]

Le truc est de pouvoir separer les facteurs et donc d'ecrire ca sous la forme a/(k+1)+ b/(k-1) ( ca s'appelle une decomposition en elements simples , tu verras ca en detail plus tard dans l'annee)

Ce n'est pas tres complique de trouver a et b.

Ensuite tu vois qu'il y a telescopage  ( explicite les termes si tu veux)

Posté par
delta-B
re : Somme télescopique 15-09-13 à 13:44

Bonjour.

Dans le cas où u_k est une fonction rationnelle de k, essaies de décomposer en éléments simples et de faire apparaitre la forme u_k=a_{k+1}-a_k  ou la forme u_k=a_{k+p}-a_k où p est un entier indépendant de k

Posté par
Vlam
re : Somme télescopique 15-09-13 à 13:59

Merci beaucoup pour vos réponses!

Malheureusement, j'ai du mal a trouver a et b :/ ...

Si je cherche a et b tels que 1/(k²-1)=a/(k+1)+b/(k-1), je résous a(k-1)+b(k+1)-1=0

Et je n'y arrive pas... Ca doit vous sembler débile mais je coince toujours...

Je peux avoir un autre indice ?

Posté par
delta-B
re : Somme télescopique 15-09-13 à 14:11

Citation :
.... je résous a(k-1)+b(k+1)-1=0
Et je n'y arrive pas....
.

Un polynôme est identiquement nul si et seulement si ....
De plus, quand on décompose en éléments simples, on a des méthodes pour calculer les différentes constantes apparaissant dans cette décomposition.

Posté par
Vlam
re : Somme télescopique 15-09-13 à 14:20

Mea culpa, je ne vois vraiment pas la réponse, ni les méthodes dont tu parles .
Je vois déjà que a et b doivent être de signe opposés pour faire sauter le k, mais je ne vois pas comment poursuivre cette décomposition...

Posté par
delta-B
re : Somme télescopique 15-09-13 à 14:47

La relation P(k)=a(k-1)+b(k+1)-1=0  doit être vérifiée pour tout k>1, P(k) est un polynôme de degré ??????. Il est identiquement nul si et seulement si tous ces coefficients sont nuls.

Les méthodes dont je parlais, tu les as déjà oubliées, la notion de décomposition en éléments simples ne t'est apparemment pas étrangère.

Posté par
Vlam
re : Somme télescopique 15-09-13 à 14:55

C'est la première fois que j'entends parler de décomposition en éléments simples, j'en ai simplement déduit l'équation à mettre en place, je ne connaissais pas le moins du monde cette méthode .

C'est un polynôme du premier degré, puisque la "plus grande puissance de k" est 1, on est bien d'accord?
Mais comment rendre les coefficients nuls?

Je précise que j'ai fait spé physique, et que le prof prend parfois pour acquis certains éléments de spé maths.

Merci d'avance!

Posté par
Vlam
re : Somme télescopique 15-09-13 à 15:09

J'ai peut-être oublié de préciser un truc important, le calcul est:

(k=2...n)1/(k²+1) et non pas (k=1...n)1/(k²+1)

Posté par
delta-B
re : Somme télescopique 15-09-13 à 15:09

Développes P(k) pour faire apparaître les différents monômes (et donc les coefficients).

Posté par
Vlam
re : Somme télescopique 15-09-13 à 15:14

Je trouve:

P(k):a(k-1)+b(k+1)-1=0
P(k):ak-k+bk+k-1=0
P(k):ak+bk-1=0
P(k):k(a+b)-1=0

Posté par
Vlam
re : Somme télescopique 15-09-13 à 15:51

Posté par
Vlam
re : Somme télescopique 15-09-13 à 18:02

Quelqu'un s'il vous plaît, j'aimerai vraiment comprendre cet exemple

Posté par
elanoo
re : Somme télescopique 15-09-13 à 18:14

qd tu developpes c'est plutot (a+b)k-a+b=1

T'identifies ensuite : a+b=0 et b-a=1

Normalement ca devrait aller...

Posté par
Vlam
re : Somme télescopique 15-09-13 à 18:42

Oh j'ai vraiment écris ça?
Le blaireau, j'avais bien développé sur mon brouillon en plus...

Je me retrouve donc avec

a= -\frac{1}{2} et b= \frac{1}{2}

D'où \sum_{k=1}^{n}\frac{\frac{1}{2}}{k-1}-\frac{\frac{1}{2}}{k+1}

En factorisant par \frac{1}{2}:

\frac{1}{2}\sum_{k=1}^{n}\frac{1}{k-1}-\frac{1}{k+1}

Sauf que je cherche quelque chose de la forme \sum_{k=1}^{n}a_{k+1}-a_k pour me servir de la somme télescopique...

Posté par
elanoo
re : Somme télescopique 15-09-13 à 20:24

Tout d'abord, la somme va de 2 a n.
Ensuite tu n'es pas oblige de te servir de cette formule toute faite : si t'explicite les termes, tu verras que ca peux se faire.

Mais sinon , si j'ecris que 1/(k-1)-1/(k+1)= -[1/(k+1)-1/k] -[1/k - 1/(k-1)] tu vois apparaitre la formule?

Posté par
Vlam
re : Somme télescopique 15-09-13 à 20:33

Oh c'est géant, merci beaucoup!
Qu'entends-tu par expliciter les termes? Les écrire avec des pointillés?
Je devais me servir de cette formule, c'était un exercice d'application.

Je retiens la méthode par laquelle tu transforme \frac{1}{k-1}.

Plus qu'à rédiger tout ca!

Posté par
elanoo
re : Somme télescopique 15-09-13 à 22:13

Oui c'etait ca. les ecrire en pointille (avec de l'habitude on peut voir quels termes se telescopent assez rapidement). Ms faire comme tu fait est je pense plus sur

Posté par
delta-B
re : Somme télescopique 16-09-13 à 00:58

Bonsoir.

@ Vlam

J'avais faitplus haut la remarque qu'on pouvait avoir la forme u_k=a_{k+1}-a_k ou la forme u_k=a_{k+p}-a_k avec p entier indépendant de k (p2)
Si l'on pose a_k=-\dfrac{1}{k-1}, alors -\dfrac{1}{k+1}=a_{k+2}, on alors \dfrac{1}{k-1}-\dfrac{1}{k+1}=a_{k+2}-a_k, on donc la 2ème forme avec p=2.

Pour avoir la 1ère forme, il faudra manipuler un peu la somme \dfrac{1}{k-1}-\dfrac{1}{k+1}.

\dfrac{1}{k-1}-\dfrac{1}{k+1}=\left(\dfrac{1}{k-1}-\dfrac{1}{k}\right)+\left(\dfrac{1}{k}-\dfrac{1}{k+1}\right).

En posant maintenant a_k=-\dfrac{1}{k-1}-\dfrac{1}{k}, alors a_{k+1}=-\dfrac{1}{k}-\dfrac{1}{k+1}   et on aura:

a_{k+1}-a_k=-\dfrac{1}{k}-\dfrac{1}{k+1}-\left(-\dfrac{1}{k-1}-\dfrac{1}{k}\right)=\dfrac{1}{k-1}-\dfrac{1}{k+1}.



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