Une somme dont le nombre de termes grandit
Exercice · niveau 2 · mathématiques approfondies (ECG 1re année), chapitre 4 — Suites de nombres réels · Limites, encadrement et croissances comparées
Énoncé
Déterminer la limite de .
Corrigé
Le piège à écarter d'abord. Chaque terme tend vers , mais on ne peut pas en conclure que la somme tend vers : le nombre de termes augmente avec , alors que le théorème sur la somme de suites convergentes porte sur un nombre fixe de termes. Il faut encadrer.
L'encadrement du terme général. Pour : Ces trois quantités sont strictement positives, et passer à l'inverse renverse les inégalités :
La sommation. On additionne ces encadrements, membre à membre — les bornes ne dépendent pas de , chacune est donc répétée fois :
La conclusion. À gauche, . À droite, . Les deux suites encadrantes tendent vers , donc par encadrement.
Contrôle. Pour : , bien compris entre et .
Le point à retenir. Une somme dont le nombre de termes dépend de ne se traite jamais terme à terme. La méthode est invariable : encadrer le terme général par deux quantités indépendantes de , sommer les inégalités, conclure par encadrement. Ici chaque terme tend vers et la somme vers — la preuve que le raccourci était faux.
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Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.