Permutation des termes d'une somme

Mon prof de maths a soulevé un probleme interessant a mes yeux (tres connu je pense)

Prenons zéta(2) soit $\sum_{k=0}^{\infty} (-1)^k/k$, ce resultat bien connu vaut ln(2)

Ce pendant on peut rendre egale cette somme à une autre dont les thermes sont regroupés differements, par exemple deux positifs et un négatif, on créé une suite égale (puisque composé des meme thermes), mais le simple fait de les regrouper differement definit une nouvelle suite qui semblerait identique a l'autre, mais qui pourtant tend vers une auter limite 3*ln(2:/2 par exmple...

Pourquoi ?

Je pense que le fait de prendre deux thermes positifs pour un négatif, force la suite a croiter plus vite, ne laissant pas les négatifs compenser, mais il ny a rien de bien mathematique la dedans.

Merci de m'aider

Réponses

  • Bonjour.

    Tout d'abord ce n'est pas de zeta(2) dont tu parles, mais de la somme d'une série alternée bien connue en effet.

    Ensuite il est vrai que tu peux, en sommant dans un autre ordre, faire converger la série vers n'importe quel réel. C'est assez embétant à ecrire et je te conseille de regarder dans le livre de X. Gourdon. Il fait converger cette série vers 3/2 ln(2) il me semble.
  • Oui en effet, j'étais parti avec zéta et je m'en suis rendu compte après de l'erreur...

    Je vais y jeter un coup d'oeil.

    Merci
  • Tu peux me dire où c'est sur le site, parce qu'il y a beaucoup de résultats très intéressants (jai mis le site dans mes favoris), mais je ne trouve pas ce que je cherche.

    Merci
  • Bonjour,

    L'idée sous-jacente est que les sommes des inverses des pairs est divergente, tout comme celle des impairs (facile à établir, surtout dans cet ordre). On peut donc sommer les termes à partir d'où l'on veut jusqu'à autant qu'on veut.

    Allons-y pour réordonner pour avoir comme limite, disons -e.
    On commence donc par des termes impairs: -1-1/3-1/5-......(il faut aller loin)...-1/153 par exemple. On s'arrête dès qu'on est inférieur à -e. Il faut alors ajouter pour remonter un peu. Donc on place le premier de la série des pairs, +1/2, et là on se retrouve à nouveau au dessus. On reprend les termes impairs à partir de -1/155, de nouveau jusqu'à être inférieur à -e. Et ainsi de suite.

    La limite, si elle existe est dans un intervalle, qui est de plus en plus petit, et dont chaque extrémité tend vers -e. Et voilà ;o)

    ama
  • <!--latex-->Le problème a été traité de nombreuses fois sur le forum (sans jamais qu'on se décide à le rédiger je crois :) )
    <BR>Un lien:
    <BR><a href = "http://www.les-mathematiques.net/phorum/read.php?f=2&i=275567&t=275405#reply_275567"&gt; http://www.les-mathematiques.net/phorum/read.php?f=2&i=275567&t=275405#reply_275567 </a>
    <BR>Soit tu y crois, soit bon courage pour la rédaction.
  • D'ailleurs, plus généralement, pour toute série convergente mais non absolument convergente (on dit semi-convergente il me semble) on peut trouver une permutation des termes de la somme qui fasse converger la série vers n'importe quoi. (j'adore cette phrase).
  • On peut en fait montrer qu'on peut réordonner les termes de toute série réelle semie-convergente pour la faire converger vers n'importe quel réel. Une preuve se trouve par exemple dans le Francinou-Gianella d'analyse (tome 1) sous le nom de théorème de Riemann. Elle utilise le fait que les termes positifs et négatifs de notre série ne sont pas sommables, et qu'ils fournissent alors des "réservoirs" de valeurs pour construire par récurrence des sommes partielles convergeant vers la limite voulue (si à l'étape n-1 on est en dessous de la limite, on rajoute à l'étape n un positif, sinon un négatif)
  • En fait comme on l' a dit pour une série semi convergente on peut regrouper les termes pour la faire converger vers ce que l' on veut, lais ce qui est génial dans cet exemple est que la construction est explicite:

    si on prend $p$ termes positifs ( dans l' ordre où ils se présentent ), $q$ négatifs, $p$ positifs etc...alors la série que l' on obtient converge vers $ln(2\frac{\sqrt{p}}{q})$, ce qui d' ailleurs peut faire un petit développement d' agrég...
  • Dans la série, j'ai essayé pour vous... j'ai fait ce développement à l'agreg (en 2000)... et ça a plutôt bien plu (surtout par rapport au reste de la leçon qui était resté un peu trop terre-à-terre).
  • Oui c'est dans un livre de Flory qui s' appelle topologie et séries je crois
  • oui Pilz, c'est dans "Topologie et Séries " de Moisan /Vernotte , Exo B4 p117; dans le b), il est même démontré qu'il est possible d'obtenir la limite infinie.
    DarkNéo2 (c'est quoi ce nom ?):ta question initiale : voir Hauchecorne §29/30 p98/99
  • Je vous remercie pour vos réponses.
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