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Programme de mathématiques MPSI, MP2I · semestre 2

e) Familles sommables de nombres réels positifs

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5 exercices
Texte officiel du programme
ContenusCapacités et commentaires
Convention de calcul et relation d’ordre dans $[0, +\infty]$.
Borne supérieure dans $[0, +\infty]$.
Somme d’une famille $(u_i)_{i\in I}$ d’éléments de $[0, +\infty]$, définie comme borne supérieure dans $[0, +\infty]$ de l’ensemble des sommes $\displaystyle\sum_{i\in F} u_i$ quand $F$ décrit l’ensemble des parties finies de $I$.
La somme est notée $\displaystyle\sum_{i\in I} u_i$.
Cas où $I$ est fini, où $I = \mathbb{N}$ (lien avec les séries). On note $\displaystyle\sum_{n=0}^{\infty} u_n = +\infty$ si la série $\sum u_n$ d’éléments de $\mathbb{R}^+$ diverge.
Invariance de la somme par permutation.
La famille $(u_i)_{i\in I}$ d’éléments de $\mathbb{R}^+$ est dite sommable si $\displaystyle\sum_{i\in I} u_i < +\infty$.
On souligne que les calculs sont justifiés par la seule positivité et qu’ils fournissent un moyen d’étudier la sommabilité.
Opérations : somme, multiplication par un réel positif.
Théorème de sommation par paquets : si $I$ est réunion disjointe des $I_j$ pour $j \in J$ et si $(u_i)_{i\in I}$ est à valeurs dans $\mathbb{R}^+$, alors $\displaystyle\sum_{j\in J}\Big(\sum_{i\in I_j} u_i\Big) = \sum_{i\in I} u_i$.
Cas où $I$ est un produit : théorème de Fubini positif.
La démonstration est hors programme.
L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4490

Étudier la finitude des sommes suivantes :

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4491

Calculer \(\sum_{n=0}^{+\infty}\sum_{k=n}^{+\infty}\frac1{k!}\).

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4493

On pose \(a_{n,p} = \frac1{\strut n^2-p^2}\) si \(n\ne p\) et ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4498

Calculer les sommes suivantes : \(A = \sum_{(p,q)\in(\N^*)^2}\frac1{p^2q^2}\), ...

L1 Analyse Série numérique

exo7 4501

Soit \((a_i)_{i\in I}\) une famille sommable et \((I_n)_{n\in\N}\) une suite croi ...