Limite de la série x/k-sin(x/k)
Chers amis
J'aurais besoin de votre aide concernant la possibilité ou non d'exprimer la limite de : $$\sum_{k=1}^{\infty}\left(\dfrac{a}{k}-\sin\Big(\dfrac{a}{k}\Big)\right)=\quad?$$ $a$ étant un nombre fixé.
Ce résultat me serait très utile dans le cadre de mes recherches sur les nombres premiers.
En vous remerciant par avance.
Al-Kashi
PS:Merci Ad pour la modification je ne connaissais pas le Big :-)
J'aurais besoin de votre aide concernant la possibilité ou non d'exprimer la limite de : $$\sum_{k=1}^{\infty}\left(\dfrac{a}{k}-\sin\Big(\dfrac{a}{k}\Big)\right)=\quad?$$ $a$ étant un nombre fixé.
Ce résultat me serait très utile dans le cadre de mes recherches sur les nombres premiers.
En vous remerciant par avance.
Al-Kashi
PS:Merci Ad pour la modification je ne connaissais pas le Big :-)
Réponses
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Je n'ai pas poussé les calculs, mais en développant le sinus en série on obtient sans doute des choses et une expression en fonction de la fonction $\zeta$ de Riemann.
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Je retire ce que j'ai dit sur $\zeta$ après avoir poussé une seconde mes calculs ! Mais développer en série resterait ma première idée.
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Bonsoir H,
J'ai beau cherché sur la toile, je ne trouve aucune référence concerant cette série.
Je pensais aussi à utiliser un développement en série mais je n'arrive pas à obtenir une expression de la limite.
Al-Kashi -
Tu utilises le DL à l'ordre 1 en 0 de sinus: pour une certaine fonction $\epsilon$ de limite nulle en 0.$\sin x=x+x^2\epsilon(x)$
Tu peux alors utiliser le fait que si, pour un certain $\alpha>1$, on a $n^\alpha a_n$ qui tend vers 0, alors la série des $a_n$ converge (absolument).
Ici par exemple, avec $\alpha=2$
$$n^{2}\left(\frac{a}{n}-\sin\frac{a}{n}\right)=a^{2}\epsilon\left(\frac{a}{n}\right)\to0$$ et c'est fini. -
Troisqua,
il ne s'agit pas de ça, relis le premier message.
Cordialement. -
Oups. Lu de travers. Désolé.
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En développant en série le sinus il semble quand même que la fonction zeta apparait, mais il reste une série à sommer. Ca ressemble un peu aux séries de zeta rationnelles...
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J'arrive à ceci
$ \displaystyle \sum_{k=1}^\infty \frac{a}{k}-\sin \frac{a}{k} = \sum_{k=1}^\infty \sum_{n=1}^\infty \frac{(-1)^{n-1} a^{2n+1}}{(2n+1)! k^{2n+1}} = \sum_{n=1}^\infty \frac{(-1)^{n-1} \zeta(2n+1) a^{2n+1}}{(2n+1)!} $
$ \displaystyle = \sum_{n=1}^\infty \frac{(-1)^{n-1} a^{2n+1}}{(2n)!(2n+1)!} \int_0^\infty \frac{u^{2n}}{e^u-1}du = a \int_0^\infty \frac{du}{e^u-1} \sum_{n=1}^\infty \frac{(-1)^{n-1}(au)^{2n}} {(2n)!(2n+1)!} $
La série sous l'intégrale pourrait-elle s'exprimer pas des choses ressemblant aux fonctions de Bessel, ou dérivées d'elles ?
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Bonjour!
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