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Télescopage. Calculer Σₖ₌₁ⁿ 1/(k(k+1)) et Σₖ₌₁ⁿ ln (1 + 1/k ).

Application directe du cours · niveau 2 · mathématiques MPSI, chapitre 2 — Calcul algébrique et trigonométrie · A. Manipulation des sommes et des produits

Énoncé

Télescopage. Calculer et .

Corrigé

Stratégie : le télescopage. Une somme se télescope quand son terme général s'écrit comme une différence de deux valeurs consécutives d'une même suite : . Tout s'annule alors deux à deux, et il ne reste que les extrémités.

1) La somme .

La décomposition en éléments simples donne, pour : (on le vérifie en réduisant au même dénominateur : ).

Donc, avec :

2) La somme .

C'est le même mécanisme, caché sous le logarithme. Comme : Avec , la somme se télescope :

Contrôle. Pour : la première vaut ✓. La seconde vaut ✓.

Ce que l'exercice installe. Le télescopage n'est pas un truc de calcul : c'est la seule technique élémentaire qui donne une somme exacte sans récurrence. Le réflexe est donc de chercher, devant une somme, si son terme général est une différence — et la décomposition en éléments simples est l'outil qui la fait apparaître. Le second exemple montre au passage qu'un produit télescopique devient une somme télescopique par le logarithme : ce sont deux visages du même phénomène.

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Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.