Si l’on peut écrire
un
sous la forme
un
=
vn+1 −vn
, alors on sait calculer les sommes
partielles de la série.
En pratique
2.3 Deux cas où l’on ne connaît pas les sommes partielles
• La série harmonique
Exemple 1 — La série harmonique P1
nest divergente.
Nous l’avons démontré en minorant le terme général via :
∀k≥
1
,ln
(
k
+ 1)
−lnk≤1
k
.
• La série harmonique alternée
Exemple 2 — la série harmonique alternée P(−1)n
nest convergente.
Nous l’avons démontré en montrant que les sommes partielles (
S2n
)
n∈N∗
et
(S2n+1)n∈Nsont adjacentes.
3 Propriétés des séries convergentes
3.1 Divergence grossière
Si la série Punconverge, alors un−→
n→+∞0.
Proposition
jAttention jun−→
n→+∞0 n’assure en rien que la série Punconverge.
Exemple : La série harmonique P1
ndiverge bien que 1
n−→
n→+∞0.
Si
un
ne tend pas vers 0, alors la série
Pun
diverge. Dans ce cas on dit que la série
diverge grossièrement
Proposition : (Contraposée)
lim
n→+∞un
= 0 est la première chose à contrôler lorsque l’on demande d’étudier la
nature de Pun.
En pratique
3.2 Combinaisons linéaires de séries convergentes
Si les séries Punet Pvnconvergent et si λ,µ ∈Ralors
1. La série P(λun+µvn) est convergente.
2. On a +∞
P
n=0
(λun+µvn) = λ
+∞
P
n=0
un+µ
+∞
P
n=0
vn
Proposition
• Remarque.
La formule
+∞
P
n=0
(
un
+
vn
) =
+∞
P
n=0
un
+
+∞
P
n=0
vn
n’est utilisable qu’après avoir
montré que Punet Pvnconverge.
4 Séries à termes positifs
4.1 Sommes partielles d’une série à termes positifs
On suppose que (un)n∈Nest à termes positifs : ∀n∈N, un≥0. Alors :
1. La suite des somme partielles (Sn)n∈Nest croissante.
2. Si (Sn)n∈Nest majorée alors Punconverge.
3. Si (Sn)n∈Nn’est pas majorée alors Sn−→
n→+∞+∞.
Proposition
4.2 Critères de convergence
On suppose qu’à partir d’un certain rang, 0 ≤un≤vn, dans ce cas :
• Si Pvnconverge, alors Punconverge.
• Si Pundiverge, alors Pvndiverge.
Théorème : Critère de comparaison
On suppose qu’à partir d’un certain rang, un≥0 et vn≥0.
Si
un∼vn
, alors les séries
Pun
et
Pvn
sont de même nature (i.e. si l’une converge
alors l’autre converge et si l’une diverge, l’autre diverge)
Théorème : Critère d’équivalence
On suppose qu’à partir d’un certain rang, un≥0 et vn≥0.
Si un=o(vn), et si Pvnconverge, alors Punconverge.
Théorème : Critère de négligeabilité
• Remarque.
Les trois critères précédent sont aussi vrais si, à partir d’un certain
rang, un≤0 et vn≤0. L’important est que unet vngardent un signe constant.
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