La constante d'Euler
Exercice · niveau 3 (difficile) · mathématiques approfondies (ECG 1re année), chapitre 8 — Analyse asymptotique et séries · Nature et somme des séries
Énoncé
Soit . Étudier la série et en déduire que converge. (Sa limite est la constante d'Euler.)
Corrigé
Le terme général de la série.
Il est négatif, d'après l'encadrement que donne l'égalité des accroissements finis : .
Il est absolument sommable. Le même encadrement donne
et converge (elle télescope et vaut ). Par comparaison de séries à termes positifs, converge.
Conclusion. La série converge donc, et ses sommes partielles télescopent :
La suite converge donc, vers augmenté de la somme de la série.
Sa limite est la constante d'Euler . Le résultat s'écrit aussi
ce qui précise la divergence de la série harmonique : elle diverge, mais comme , à une constante près. On ignore encore aujourd'hui si est rationnel.
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