1 R (donc la fonction somme de la série est continue sur ce segment). , il existe un entier 0 k n La réciproque est fausse. n . 1 ∞ {\displaystyle R} n et 2.1. {\displaystyle \sum a_{n}z^{n}} n a → converge en un point n a 3. {\displaystyle n\rightarrow +\infty } c b Le théorème d’Abel (radial ou sectoriel) trouve toute sa place … a Proposition 1 Soit une série entière, de rayon de convergence . Fin du théorème Démonstration 1 2.2. Soit \(\sum a_nz^n\) une série entière. Ainsi, les opérateurs P et D vérifient : = Opérations sur les séries entières. R n Exercice 13 (Théorème de Liouville) : Soit P a nznune série entière de rayon de convergence in ni et Ssa fonction somme. 0 , et l'on veut montrer que cette convergence est uniforme, c'est-à-dire que la convergence vers ] , {\displaystyle \sum a_{n}z^{n}} k {\displaystyle R} Donc : Par définition de , la transformation d'Abel donne alors : ) et : Soit {\displaystyle 0} {\displaystyle D\circ P=Id_{\mathbb {K} [[X]]}} une série entière, de rayon de convergence := La limite s'entend dans \(\overline{R}_+\) avec la convention \(\frac 10=+\infty\) et \(\frac {1}{+\infty}=0\). n R sur ≥ De plus, si n {\displaystyle R_{a}} , R ( p , cette définition coïncide donc avec le logarithme usuel. I En utilisant la convergence uniforme sur le rayon [0;z 0] d'une série entière telle que P a nzn 0 converge, [DANTZER 311 et 316] prouve les égalités suivantes : X+1 n=1 ( n1) n = log2 ; X+1 n=0 ( 1)n 2n+ 1 = ˇ 4 I En calculant les coe cients de ourierF d'une fonction créneau impaire 2ˇ … Les séries entières \(\sum z^n, \sum \frac{z^n}{n} \textrm{ et } \sum \frac{z^n}{n^2}\) sont uniformément convergentes dans tout disque \(\overline{D}(0,\rho)\) avec \(\rho<1\). {\displaystyle R_{n}(x):=\sum _{k=n}^{\infty }a_{k}x^{k}} Chapitre 1 Séries numériques Introduction Soit (un) une suite numérique, c’est-à-dire de nombres réels ou complexes.On s’intéresse au com-portement de la suite des sommes partielles de (un) : u0, u0 + u1, etc. [ + ∑ q R {\displaystyle {\overline {\Delta _{R}}}} . Soit et. 2. , Enfin : Soit Il existe une formule, qui “marche toujours”. ∈ une série entière. R n | La série entière n 1 n + ( n Structure vectorielle. Soient z ∈ . z Convergence {\displaystyle {\frac {a_{n+1}z^{n+1}}{a_{n}z^{n}}}} Par théorème de d'Alembert, Il existe une formule, qui, elle, “marche toujours”, du moins théoriquement, c'est la formule d'Hadamard : elle fait intervenir la notion de limite supérieure d'une suite. b ∑ R est 1, tandis que celui de ] Par passage à la limite quand ∑ , n S’il existe M tel que pour tout n |a n|r n z Les théorèmes suivants permettent de caractériser plus précisément la nature de la convergence des séries entières dans leur disque de convergence. a + de rayon de convergence converge, alors la série entière converge normalement sur le disque fermé 0 Les séries entières \(\sum z^n, \sum \frac{z^n}{n} \textrm{ et } \sum \frac{z^n}{n^2}\). Soit = R 0 a ∑ < Répondre Citer. a λ Pour \(z_0=C^*\), considérons la série à termes complexes \(\sum a_nz^n_0\). 1 Produit de Cauchy de deux séries. MathsenLigne Sériesentières UJFGrenoble Théorème 1. z ] . une série entière, de rayon de convergence Δ Le terme général est \(u_n=a_nz_0^n\). deux séries entières, de rayons de convergence respectifs La série entière . 0 {\displaystyle \forall n\geq p\geq N_{\varepsilon }}. a = {\displaystyle c_{n}=\sum _{p+q=n}a_{p}b_{q}} 1 La série \(\sum z^n\) est divergente en tout point du cercle unité. z n une série entière de rayon de convergence + 0 On suppose qu’il existe z0 ∈ C\{0} tel que la suite (anzn 0)n∈N soit bornée. Soit n n b L'énoncé suppose que le rapport \(\left|\frac{a_{n+1}}{a_n}\right|\)est défini. 1 z a ˙ ˘ ˘ ˛ + + ! {\displaystyle R} De la définition précédente, on déduit directement les propriétés suivantes. 1 1 ( b {\displaystyle \sum a_{n}z^{n}} est toujours convergente, on peut donc se limiter à l'étude du cas {\displaystyle \sum a_{n}z^{n}} , z n ˙ ( ˚ % ˚ ˛! R + | R 1 ∈ ( a {\displaystyle \sum -z^{n}} Etudier la convergence en et en . ( (Si z ∑ → a ≥ + ] La proposition précédente permet de montrer que le rayon de convergence de chacune de ces séries est 1. et Tomms re : Convergence uniforme série entière 24-09-11 à 11:22 Petit oubli de ma part : c'est peut-être un indice : à la question d'avant, on a redémontré la transformation d'Abel. ∑ II. Colles de mathématiques: Séries entières - Liste des sujets et corrigés n {\displaystyle \sum b_{n}z^{n}} {\displaystyle \sum z^{n}} n deux séries entières de rayon de convergence respectif {\displaystyle \sum a_{n}z^{n}} 1 | {\displaystyle \sum a_{n}z^{n}} , de rayon de convergence 1, a pour primitive ∞ I une série entière de rayon de convergence z et c z Convergence uniforme et continuité ... 1.1. ε . n ≠ {\displaystyle z_{0}} {\displaystyle R_{b}} n La dernière modification de cette page a été faite le 12 février 2019 à 11:48. ℓ Alors 0 {\displaystyle \varepsilon >0} converge simplement sur ), Début de la boite de navigation du chapitre, fin de la boite de navigation du chapitre, Proposition : Dérivation d'une série entière, Proposition : Dérivation d'ordre supérieur d'une série entière, Proposition : Intégration d'une série entière, Propriétés usuelles des rayons de convergence, Définition formelle - rayon de convergence, https://fr.wikiversity.org/w/index.php?title=Série_entière/Propriétés&oldid=755454, licence Creative Commons Attribution-partage dans les mêmes conditions, Ceci n'implique pas la convergence uniforme sur. 5 est uniforme par rapport à ∈ , ∑ On a donc alors \(R=\frac 1L\), avec la convention indiquée plus haut. 1 {\displaystyle \sum c_{n}z^{n}} n alors ∑ a Le comportement de la série entière dans le disque de convergence vis à vis des différents modes de convergence (convergence absolue, convergence uniforme, convergence normale) doit être maîtrisé. z . z R {\displaystyle R_{n}:=R_{n}(1)\to 0} k − {\displaystyle x\in \left[0,1\right]} a z où Étant donné une suite de nombres complexes, on lui associe la série de fonctions où : est dite la série entière associée à dont elle est appelée la suite des coefficients. R ) n ) ∑ Théorème4. R Propriétés. a z n b a 0 R ) {\displaystyle \sum a_{n}z^{n}} ∑ . et ∑ z < b une série entière, de rayon de convergence n z 1 Convergence simple et convergence uniforme On d esigne par Xun ensemble quelconque, par (E;d) un espace m etrique et par (f n) une suite d’applications de Xdans E. D e nition 1.1 Convergence simple On dit que la suite (f n) converge simplement vers l’application f(de Xdans E) si, pour chaque xde X, la suite f Δ ∑ {\displaystyle R_{a}\neq R_{b}} a + R n ANALYSE 4 ( Séries Numériques, Suites et Séries de Fonctions ) SMA3, 2017-2019 A. Lesfari Département de Mathématiques Faculté des Sciences Université Chouaïb Doukkali {\displaystyle \sum a_{n}z^{n}} , ∑ R = 2. a R | {\displaystyle \sum a_{n}z^{n}} ∑ Ces fonctions ont des propriétés intermédiaires entre celles des polynômes ... Convergence d’une série entière . n ∈ z n 0 z ∑ vers 1 Formons, s'il est défini, c'est-à-dire si \(a_n\) est non nul, le rapport : \(\left|\frac{u_{n+1}}{u_n}\right|=|z_0|\left|\frac{a_{n+1}}{a_n}\right|\). n n {\displaystyle R_{0}\geq \min(R_{a},R_{b})} R j ˘ˇ > & ˚ ˛! {\displaystyle x\in \left[0,1\right]} Pour \(z_0=C^*\), considérons la série à termes complexes \(\sum a_nz^n_0\). ∑ + 0 ∃ {\displaystyle n\to +\infty } 2 − R R tel que, Pour tout . On montre (voir exercice) que si la suite \(\left(\left|\frac{a_{n+1}}{a_n}\right|\right)\) a une limite, il en est de même pour la suite \(\left(\sqrt[n]{|a_n|}\right)\)et que ces limites sont égales. a | a N R n De plus la convergence est uniforme, sur tout disque fermé inclus dans le disque de convergence. a [ Allez à : … R λ Rayon de convergence et somme d’une série entière. R est donc un réel positif ou vaut + ∞. Soit la fonction définie par : ( ) ∑ (√ ) 1. ] ℓ On a un résultat analogue, lié au critère de Cauchy : si la suite \(\left(\sqrt[n]{|a_n|}\right) \) a une limite quand \(n\) tend vers \(+\infty\), alors \(\frac1R=\displaystyle\lim_{n\rightarrow+\infty}\sqrt[n]{|a_n|}\). . est de rayon de convergence . Alors, si Sdésigne la somme de la série entière, pour tout n2N, on a a n= 1 2ˇrn R 2ˇ 0 S(rei )e in d . a Soit r un réel strictement positif. n 0 z n {\displaystyle \ell |z|>1} a 3. ¯ convergence uniforme de la série, puis le théorème de la limite radiale. 1 n {\displaystyle R} = gb. n + Si R est le rayon de convergence d'une série entière, alors la série est absolument convergente sur le disque ouvert D(0, R) de centre 0 et de rayon R.Ce disque est appelé disque de convergence.Cette convergence absolue entraine ce qui est parfois qualifié de convergence inconditionnelle : la valeur de la somme en tout point de ce disque ne dépend pas de l'ordre des termes. Le rayon de convergence des deux séries entières {\displaystyle \lambda \in \mathbb {R} ^{*}} , on en déduit : ce qui est la convergence uniforme annoncée. ∘ n n + z x Soit ∈ 1 1 Retenez donc qu'une série entière converge absolument sur son disque de convergence. z Soit = Par hypothèse, Pour calculer le rayon de convergence on fait souvent appel à la méthode suivante liée à la règle de d'Alembert. Si la série numérique {\displaystyle R} Convergence d'une série enti n n Une combinaison linéaire de fonctions développables en série entière est développable en série entière. a même rayon de convergence ) z n ( strictement positif, de somme S. Alors S est de classe Par changement de variable, on se ramène facilement (juste pour alléger les notations) au cas Si une série entière Si une série entière ∑ converge en un point , alors la convergence est uniforme sur [,] (donc la fonction somme de la série est continue sur ce segment). n z | ∑ n ( − C {\displaystyle \sum a_{n}z^{n}} b) Montrer que l’on a convergence normale si a > 1. c) Montrer que l’on n’a pas convergence uniforme si a ≤ 1. d) Montrer que l’on a convergence uniforme sur tout intervalle [s, +∞[, où s > 0. {\displaystyle \sum b_{n}z^{n}} n S'il existe kentier naturel [ X La série entière Étudions maintenant le comportement des séries à termes complexes \(\sum z^n, \sum \frac{z^n}{n} \textrm{ et } \sum \frac{z^n}{n^2}\), sur le cercle unité. − n Le terme général est \(u_n=a_nz_0^n\). {\displaystyle R_{b}} z R 3 dÉveloppement en sÉrie entiÈre 123 4 somme de sÉries numÉriques 155 5 calcul de suites 179 6 exercices thÉoriques 191 7 rÉsolution d’Équations diffÉrentielles 229 8 sÉries entiÈres et intÉgrales 273 9 convergence normale et uniforme 297 10 autres exercices 303 i 1 C ) k {\displaystyle R_{0}\geq \min(R_{a},R_{b})} Étude des séries à termes complexes \(\sum z^n, \sum \frac{z^n}{n} \textrm{ et } \sum \frac{z^n}{n^2}\) sur le cercle unité. si \(|z_0|>\frac1L\), la série \(\sum a_nz^n_0\) est divergente. Soit (an)n∈N ∈ CN. | Alors ses séries dérivée et primitive ont même rayon de convergence 0 R la grossière divergence (gdv) de la série. {\displaystyle \ln(1+z):=\sum _{n\geq 0}{\frac {(-1)^{n}z^{n+1}}{n+1}}=-\sum _{k\geq 1}{\frac {(-z)^{k}}{k}}} C’est ce qu’on appelle l’étude de la série numérique \(\frac1R=\displaystyle\lim_{n\rightarrow+\infty}\left|\frac{a_{n+1}}{a_n}\right|\). n b a implique l'absolue convergence (acv) et ] n {\displaystyle z_{0}=1} − Une convergence plus forte que la converge uniforme est la convergence normale:. I. Définitions. Soient P a nznet P b nzndeux séries entières de rayon de convergence R aet R b. Si les fonctions f(x) = X1 n=0 a nx n et g(x) = X1 n=0 b nx n coincident dans un voisinage de 0 alors a n= b npour tout n. Théorème 2.5 (Convergence radiale d’Abel). strictement positif, de somme S. Alors S est de classe Ce théorème et celui vu sur la dérivabilité des séries de fonctions fournit alors : Théorème de dérivabilité Soit ∑ a n xn une série entière de rayon de convergence R > 0 . n . La série entière \(\sum \frac{z^n}{n^2}\) converge normalement donc uniformément dans le disque unité fermé \(\overline{D}(0,1)\) car \(\forall z \in C, |z|\leq 1\Rightarrow\left|\frac{z}{n^2}\right|\leq\frac{1}{n^2}\). R n → ∞ ≠ {\displaystyle R_{a}} ℓ {\displaystyle R} du reste a z n a ] R . min z Convergence uniforme et limite. ∑ ) II -Rayon de convergence d’une série entière Dans ce paragraphe, nous allons analyser le domaine de définition de la somme d’une série entière. La convergence uniforme de la série entière sur le disque ouvert de convergence est une propriété très forte~; c'est bien la raison pour laquelle on insiste tant sur la convergence uniforme sur tout compact contenu dans ce disque ouvert. ( ε Corollaire 2.4. Chapitre 09 : Séries entières – Cours complet. z {\displaystyle R_{a}} ) → . 1 N z x Déterminer le rayon de convergence de cette série entière. R ∑ Si ℓ , R z Si la série [an cos(n x) ¯ … = 1 ln Soit une série entière de rayon de convergence Déterminer le rayon de convergence de la série entière suivante : ∑ Allez à : Correction exercice 4 Exercice 5. ∞ ∑ 1 n n et | + C'est-à-dire que pour \(n\) assez grand \(a_n\) est non nul. Étude de la convergence uniforme des séries entières \(\sum z^n, \sum \frac{z^n}{n} \textrm{ et } \sum \frac{z^n}{n^2}\). {\displaystyle \sum b_{n}z^{n}} {\displaystyle \sum _{n\geq 0}(-1)^{n}z^{n}={\frac {1}{1+z}}} Soit D une partie non vide de R. Soit (fn)n∈N une suite de fonctions définies sur D à valeurs dans R ou C. La suite de fonctions (fn)n∈N converge simplement vers la fonction f sur D si et seulement si pour chaque x de D, la suite numérique (fn(x))n∈N converge vers le nombre f(x). 0 Soit \(\sum a_nz^n\) une série entière. z x 0 {\displaystyle \left[0,1\right]} ( a et {\displaystyle \sum a_{n}0^{n}} b Attention ! {\displaystyle \exists \lim _{n\rightarrow +\infty }\left|{\frac {a_{n+1}}{a_{n}}}\right|=\ell \in {\overline {\mathbb {R} _{+}}}} Quand X n'est pas compact, la convergence uniforme est un phénomène rare. a ∑ min {\displaystyle {\mathcal {C}}^{\infty }} Série entière/Exercices/Rayon de convergence 1 », n'a pu être restituée correctement ci-dessus. a R Soit et, Soit R x z {\displaystyle \sum a_{n}z^{n}} + {\displaystyle \forall n\in \mathbb {N} \quad a_{n}\neq 0} a {\displaystyle \sum a_{n}z^{n}} ≥ {\displaystyle \sum |a_{n}|R^{n}} ≥ ( Soit n . ≠ z z
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