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mathématiques MPSI · Chapitre 17 · Application directe du cours

Calculer Σₙ₌₁^+∞ 1/(n(n+2)). On donnera d'abord une expression close…

Séries numériques et familles sommables · A. Convergence, géométriques, télescopiques · niveau 2

Énoncé

Calculer . On donnera d'abord une expression close de la somme partielle .

Corrigé

Stratégie : par télescopage, après décomposition en éléments simples. Le seul point à surveiller est que le décalage vaut et non .

1) Éléments simples. On cherche tels que . En multipliant par puis : ; en multipliant par puis : . Donc

2) La somme partielle. Posons , de sorte que le terme général vaut . Alors (le second paquet est le premier décalé de deux crans). Les indices sont communs et disparaissent ; il reste les deux premiers du premier paquet et les deux derniers du second :

⚠️ Le point délicat est exactement là. Avec le décalage (le cas du cours), il survit un terme à chaque bout ; avec le décalage , il en survit deux. C'est ce qui fait apparaître le , donc la limite et non . Écrire mécaniquement « il reste le premier moins le dernier » donnerait ici un résultat faux.

3) Conclusion. et , donc converge :

Contrôle pour . À la main : . La formule : ✓.

Ce que l'exercice installe : un télescopage se conduit toujours en écrivant les deux paquets d'indices et en regardant ce qui NE se simplifie pas. La méthode resservira à la diagonale des familles sommables (n° 13) et, en probabilités, aux sommes de lois.

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