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Programme de mathématiques MPSI, MP2I · semestre 2

Procédés sommatoires discrets

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257 exercices
Texte officiel du programme

L’étude des séries prolonge celle des suites et permet d’appliquer les techniques d’analyse asymptotique. Les objectifs majeurs en la matière portent sur les séries à termes positifs et la convergence absolue. L’étude de séries semi-convergentes est limitée aux exemples fournis par le théorème des séries alternées.

L’étude des familles sommables est menée dans un deuxième temps. On prolonge les calculs de sommes finies effectués en début d’année, en mettant en évidence un cadre permettant de sommer « en vrac » une famille infinie et procurant ainsi un grand confort de calcul. Dans le cas d’une famille positive, le calcul dans $[0, +\infty]$ se suffit à lui-même et contient l’étude de la sommabilité. Dans le cas d’une famille quelconque, il est préconisé de commencer par un calcul formel à justifier dans un second temps.

On se concentre sur la pratique, qui jouera un rôle important en deuxième année.

L2 Analyse Intégration solution

exo7 4317

Établir la convergence et calculer la somme de \(\sum_{n=1}^\infty (-1)^n \int_0^{+\infty} \frac{dt}{(1+t^3)^n}\). ...

L2 Analyse Intégration solution

exo7 4333

On pose \(I_n = \int_0^{\pi/4} \tan^nt\,d t\).

L2 Analyse Intégration solution

exo7 4334

Chercher \(\lim_{n\to\infty} \int_0^1\frac{t^n-t^{2n}}{1-t}\,d t\).

L2 Analyse Intégration solution

exo7 4359

On pose pour \(n\ge2\) : \(v_n= \int_{x=0}^1 \frac 1{1+x^n}\, d x\). Montrer que ...

L2 Analyse Intégration solution

exo7 4360

On pose pour \(n\ge2\) \(u_n= \int_{x=0}^{+\infty} \frac1{1+x^n}\, d x\). Montrer ...

L2 Analyse Intégration solution

exo7 4363

Soit \(\alpha \in \R\). Trouver la limite de ...

L2 Analyse Intégration solution

exo7 4374

Soit \(u_n(t)\) le terme général d’une série : \(u_n(t)= t^{n-1}\sin(nx)\) avec ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4413

Étudier la convergence des séries de terme général :

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4414

Soit la suite de terme général : \(u_n = (n^4+n^2)^{1/4}-P(n)^{1/3}\) où \(P\) es ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4415

Quelle est la nature de la série de terme général \(\ln\Bigl(1+\frac{(-1)^n}{\sqrt{n(n+1)}}\Bigr)\) ?

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4416

Soit \(\alpha >0\). Étudier la série \(\sum u_n\), avec ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4417

Si \(\alpha>0\), donner la nature des séries ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4418

Soit \((u_n)\) une suite réelle telle que \(\frac{u_{2n+1}}{u_{2n}}\to a\) et ...

L1 Analyse Série numérique

exo7 4419

Soient \(\sum u_n\), \(\sum v_n\), \(\sum w_n\) ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4420

Montrer que la série \(\sum_{n=1}^\infty \Bigl(n\sin(0.4/n)\Bigr)^n\) converge. Calculer à la machine une valeur a ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4421

On suppose que la série à termes positifs de terme général \(u_n\) est divergente et on pose ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4422

Montrer que la série \(\sum_{n=1}^\infty \frac{n^2}{(1+n^2)^2}\) converge. Calculer une valeur approchée à ...

L1 Analyse Série numérique

exo7 4423

L’une au moins des deux séries : \(\sum \frac{C_{2n}^n}{n4^n}\) et ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4424

Soit \((u_n)\) une suite réelle positive et \(v_n = \frac1{1+n^2u_n}\). Montrer q ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4425

Soit \((a_n)\) une suite réelle positive. On pose ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4426

Pour \(n \in \N^*\) on note \(p_n\) le nombre de chiffres de l’écriture décimale ...

L1 Analyse Série numérique

exo7 4427

Soient \((u_n)\), \((v_n)\) deux suites réelles telles que ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4428

Soit \(u_n = \frac{(-1)^n}{n^{3/4}+\cos n}\).

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4429

On pose \(u_n = \sum_{k=n}^\infty \frac {(-1)^k}{\sqrt{k+1}}\). Étudier la convergence de la série ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4430

Calculer les sommes des séries suivantes :

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4431

Convergence et somme de la série de terme général ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4432

Résoudre les équations différentielles : \(y'' + 2y' + 2y = 0\), ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4433

On admet que \(\sum_{k=1}^\infty \frac1{k^2} = \frac{\pi^2}6\). Calculer ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4434

On admet que \(\sum_{k=1}^\infty \frac {(-1)^{k+1}}k = \ln 2\). Montrer que la série ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4435

Pour quelles valeurs de \(a,b\in \R\) la série de terme général ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4436

Montrer que \(\sum_{k=0}^\infty \Arctan\Bigl(\frac1{k^2+k+1}\Bigr) = \frac \pi2\). (On pourra calculer ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4437

Soit \(a \in \R\).

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4438

Peut-on empiler 100 pièces de 1F de sorte que la dernière soit complètement en porte à faux ? (c’est-à-dire que sa projection sur un plan horizonta ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4440

Par comparaison à une intégrale, donner un équivalent de \(u_n = \sum_{k=1}^n \ln^2k\). La série de terme général ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4441

Trouver la partie entière de \(\sum_{k=1}^{10^9} k^{-2/3}\).

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4442

On pose \(u_n = \sum_{k=1}^{2n} (-1)^k\sqrt k\). Donner un équivalent de \(u_n\) ...

L1 Analyse Série numérique

exo7 4443

Soit \(f : {\R^+} \to {\R^+}\) décroissante. On pose \(u_n = f(n)\) et ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4445

Soit \(u_{n,k}\) le reste de la division du \(n\) par ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4447

Donner un équivalent simple de \(\sum_{k=0}^{n-1}\frac1{n^2-k^2}\).

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4448

Prouver la convergence de la série de terme général \(u_n = \frac1{n\ln^2 n}\).

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4449

Pour \(x > 1\) on note \(\zeta(x) = \sum_{k=1}^\infty \frac 1{k^x}\). En compa ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4450

Soit \(\sum u_n\) une série à termes positifs et \(v_n = \frac{u_n}{1+u_n}\). Mon ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4451

Soit \((u_n)\) une suite réelle telle que \(\sum |u_n|\) et ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4452

Soit \((u_n)\) une suite réelle positive, \(U_n=\sum_{i=0}^n u_i\) et ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4453

On considère une suite \((u_n)_{n\ge 1}\) telle que la série ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4454

Soit \((u_n)_{n\ge 1}\) une suite réelle positive décroissante telle que ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4455

Soit \((u_n)\) une suite à termes strictement positifs convergeant vers \(0\). On ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4456

On donne une suite de réels strictement positifs \((a_n)\), décroissante et de limite nulle. Montrer que la série ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4457

Soit \(\sum u_n\) une série à termes positifs. On pose ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4458

Soit \((u_n)_{n\ge 1}\) une suite positive. On pose ...