exo7 6679

Pour n≥1n\ge 1 et 0≤k≤n0\le k\le n, on désigne par CnkC_n^k le coefficient binomial. Pour r>0r>0, soit cr ⁣:t↦reitc_r\colon t\mapsto re^{it}, t∈[0,2π]t\in [0,2\pi].

1

Montrer que Cnk=12iπ∫cr(1+z)ndzzk+1.C_n^k={1\over 2i\pi}\int_{c_r}(1+z)^n{dz\over z^{k+1}}. En déduire que C2nn≤4nC_{2n}^n\le 4^n.

2

Montrer que C2nn=12iπ∫cr(1z+2+z)ndzzC_{2n}^n={1\over 2i\pi}\int_{c_r}\left( {1\over z} +2+z\right) ^n{dz\over z} (on pourra utiliser 1.). En déduire que ∑n=0+∞C2nn15n=12iπ∫crdz3z−1−z2)=5,\sum_{n=0}^{+\infty}C_{2n}^n{1\over 5^n}={1\over 2i\pi}\int_{c_r}{dz\over 3z-1-z^2)}=\sqrt 5 , à condition que r1<r<r2r_1<r<r_2, où r1<r2r_1<r_2 sont les deux racines de 3z−1−z2=03z-1-z^2=0.

3

Montrer que 12iπ∫cr(1+z)n(1+1z)ndzz=∑k=0n(Cnk)2.{1\over 2i\pi}\int_{c_r}(1+z)^n\left( 1+{1\over z}\right)^n{dz\over z}=\sum_{k=0}^n\left( C_n^k\right) ^2. En déduire que ∑k=0n(Cnk)2=C2nn.\sum_{k=0}^n\left( C_n^k\right) ^2=C_{2n}^n.

4

Montrer que 12iπ∫c1(z−1)2n(z+1)nz2n+1dz=∑k=0n(−1)kCnkC2nk.{1\over 2i\pi}\int_{c_1}{(z-1)^{2n}(z+1)^n\over z^{2n+1}}dz= \sum_{k=0}^n(-1)^kC_n^kC_{2n}^k. Montrer que si z∈c1∗z\in c_1^*, ∣z−1∣2∣z+1∣≤1693\vert z-1\vert ^2\vert z+1\vert \le {16\over 9}\sqrt 3. En déduire que ∑k=0n(−1)kCnkC2nk≤(1693)n.\sum_{k=0}^n(-1)^kC_n^kC_{2n}^k\le \left( {16\over 9}\sqrt 3\right) ^n.

Exercice CsX8

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