Séries numériques et domination

math65
Modifié (May 2023) dans Analyse
Bonjour
Je cherche à résoudre cet exercice.
Intuitivement, on comprend bien que puisque la série de termes $1/n$ diverge, on a nécessairement $u_n$ dominée par $1/n$ mais comment commencer ?

Réponses

  • noobey
    Modifié (May 2023)
    Hello !
    Prenons $S_n = \sum_{k = n+1}^{2n} u_k$  pour avoir $n$ termes. Que peux-tu dire de $S_n$ en utilisant l'une hypothèse puis la 2e?
  • bd2017
    Modifié (May 2023)
    Bjr 1. En  posant $S_n=\sum_{p=0}^n {u_p}$  la suite $S_n$  converge donc est de Cauchy.
    On en déduit  que $S_{2n}-S_n$  tend vers $0.$
    Il vient  $0\leq n u_{2n} \leq  S_{2n}-S_n.$  Je te laisse exploiter ceci pour finir.
    Edit: Je n'avais pas vu le message de @Noobey.. Désolé j'en ai dit un peu plus. 
     
  • math65
    Modifié (May 2023)
    @bd2017
    OK, j'ai compris, on montre ainsi que $\frac{u_n} {1/n}$ tend vers $0$
    En quoi l'hypothèse "à termes strictement positifs" est nécessaire ?
    Et pour la 2 ème question, je suppose qu'il faut avoir une suite croissante pour $u_n$ ?
  • Une suite décroissante dont au moins un terme est négatif ou nul... c'est soit une suite nulle à partir d'un certain rang, soit le terme général d'une série grossièrement divergente.
  • Non tu supposes mal
  • bd2017
    Modifié (May 2023)
    L'hypothèse de termes strictement positifs est indispensable, ne serait-ce que pour l'encadrement que j'ai donné. 
    Le  contraire de "décroissant", ce n'est certainement pas "croissant."  d'autant plus que si la suite $u_n$  est croissante, elle ne vas pas tendre vers 0.
    Pour un contrexe-emple j'essaierais  $u_n=\dfrac{1}{n^2}$   sauf pour "des  $n$"   où on  prendrait   $u_n=\dfrac{1}{n}.$    Bien entendu, pour qu'il y ait convergence il faut que  les indices  $n$  tels que  $u_n=\dfrac{1}{n}$ soient de plus en plus éloignés.
    Il faut travailler un peu pour mettre cette idée au propre.
     
  • Pourquoi pas carrément $u_n=0$ lorsque $u_n\ne1/n$ ?
  • bd2017
    Modifié (May 2023)
    Non on veut les  $u_n$ strictement positifs. Mais dans l'idée ça revient au même .
     
  • math65
    Modifié (May 2023)
    @Math Coss
    Dans ce cas, il n'est pas forcément nécessaire de le préciser dans l'énoncé puisqu'on dit que la série converge. On précise juste $u_n$ positive?
    @bd2017
    L'encadrement ne serait pas possible si $u_n$ nul à partir d'un certain rang ?
    Pour 2), Il faudrait pendre une suite ni croissante ni décroissante.
    Pour cette suite, si on éloigne $1/n$ lorsque $n$ augmente, il n'y a pas risque qu'elle soit dominée par $1/n$ ?
  • Math Coss
    Modifié (May 2023)
    @bd2017 :  Ah oui,désolé.
    Pour me faire pardonner, je propose de compliquer cette idée (dans un deuxième temps, i.e. après l'avoir comprise et précisée) de sorte à pouvoir exhiber une sous-suite $(u_{n_k})_{k\in\N}$ telle que $\lim_{k\to+\infty}n_ku_{n_k}=+\infty$.
  • JLapin
    Modifié (May 2023)
    Tu poses $u_{2^n} = \dfrac{1}{n^2}$ comme ça tu garantis que la suite $(n u_n)$ ne converge pas vers $0$ (elle n'est même pas bornée).
    Je te laisse décider les valeurs prises par les autres termes.
  • math65
    Modifié (May 2023)
    Si pour les autres termes, je prends $\frac{1}{n^2}$ c'est bon ?
  • math65
    Modifié (May 2023)
    OK donc voici le raisonnement.
    Soit $(u_n)$ tel que $u_{n} =\frac{1}{n^2}$ si $n \neq 2^k$ avec $k \in \mathbb N$ et $u_{2^k}=\frac{1}{k^2}$ avec $k \in \mathbb N$
    Déjà $(u_n) $ n'est pas dominée par $\frac{1}{n}$ car  $\lim_{+\infty} 2^n u_{2^n}= \lim_{+\infty} 2^n/n^2=+\infty$
    Quelle propriété permet d'indiquer que $n u_n $ ne converge pas vers 0 juste parce que pour certaines valeurs de $n$ $n u_n$ ne converge pas vers 0?
    Merci.
  • gerard0
    Modifié (May 2023)
    La définition de "converge vers 0".
    Écris-la, puis compare avec ce que tu viens de prouver.
    J'ai interprété ta phrase, car le "pour certaines valeurs de $n$" n'a pas de sens (n n'est qu'une lettre permettant d'écrire la série). Tu voulais dire "la sous suite des $u_{2^k}$ ne converge pas vers 0".
    Cordialement.
  • math65
    Modifié (May 2023)
    La sous suite $(v_n) $ telle que $v_n=2^n u_{2^n}$ diverge donc la suite $(w_n)$ telle que $w_n=n u_n$ ne peut pas converger.
    Ainsi $(u_n) $ n'est pas dominée par $1/n$
    Montrons que la série $\sum_{k=1}^{n}u_k$ est convergente.
    $\sum_{k=1}^{n}u_n = \sum_{i=2^k |k \in \mathbb N}^{n}u_i + \sum_{i \neq 2^k | k \in \mathbb N}^{n}u_i =S_n + R_n$
    $(S_n) $ converge car elle est majorée par la série $\sum_{k=1}^{2^n} \frac{1}{k^2}$ qui converge.
    $(R_n) $ converge car elle est majorée par la série $\sum_{k=1}^{n} \frac{1}{k^2}$ qui converge.
    On a donc un exemple de série convergente dont le terme général strictement positif n'est pas dominé par $1/n$.
    Bon ?
  • JLapin
    Modifié (May 2023)
    Ce n'est pas rédigé à la perfection mais tu sembles avoir compris l'essentiel.
  • math65
    Modifié (May 2023)
    Quelle partie est à améliorer ?
  • L'ensemble. Mais comme tu ne sembles pas bien maîtriser le français, ce n'est vraiment pas très grave.
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