Montrer que la série Σ_n ≥ 1 ln ( 1 + 1/n ) diverge, de deux façons…
Application directe du cours · niveau 2 · mathématiques MPSI, chapitre 17 — Séries numériques et familles sommables · A. Convergence, géométriques, télescopiques
Énoncé
Montrer que la série diverge, de deux façons : par un calcul exact de ses sommes partielles, puis par comparaison à une série de référence.
Corrigé
Stratégie : deux voies indépendantes, l'une exacte (télescopage), l'autre qualitative (équivalent). La seconde est la plus rapide, mais c'est la première qui dit à quelle vitesse la série diverge.
Première voie — le télescopage. Pour , La somme partielle se télescope entièrement : La série diverge, et l'on connaît même son allure : .
Seconde voie — l'équivalent. Le terme général est (car ), et en avec donne Deux séries à termes positifs de termes généraux équivalents sont de même nature ; la série harmonique diverge, donc diverge aussi.
⚠️ L'hypothèse de positivité n'est pas décorative. Le théorème « équivalents même nature » est faux sans signe constant : c'est précisément l'objet du n° 11 de ce TD, où deux séries équivalentes se comportent différemment. Ici on a le droit de l'invoquer parce que pour tout — et il faut le dire.
Contrôle pour . ✓. Numériquement ✓.
Ce que l'exercice installe : le lien suite–série. Une somme a exactement la nature de la suite — c'est le même énoncé lu deux fois. Le n° 3 s'en servira dans l'autre sens : étudier une suite en fabriquant la série de ses accroissements.
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Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.