Universit´e Lyon 1 Capes Externe Math. 2007-2008
I Convergence de la suite (sn).
I.1.(a) Pour tout k≥2 on a k2≥k2−k=k(k−1) >0. L’application x7→ 1/x ´etant
d´ecroissante sur ]0,+∞[ il en r´esulte
1
k2≤1
k(k−1) =1
k−1−1
k·
(b) On en d´eduit pour tout n≥1,
sn≤1 + 1−1
2+1
2−1
3+··· +1
n−1−1
n= 2 −1
n≤2.
(c) La suite (sn) est croissante car sn+1 −sn= 1/(n+ 1)2>0, major´ee par 2, donc,
par le «th´eor`eme de la limite monotone », elle est convergente et sa limite S≤2.
I.2.(a) La suite (sn) est croissante. Par d´efinition de tnon a pour tout n≥1,
tn−1−tn=1
n−1+sn−1−1
n−sn=1
n(n−1) −1
n2≥0.(cf.1.a)
La suite (tn) est donc d´ecroissante. Enfin tn−sn= 1/n tend vers 0 quand ntend
vers l’infini. Les suites (sn) et (tn) sont donc adjacentes.
(b) Puisque Sest limite de la suite croissante (sn) et de la suite d´ecroissante (tn) on
a pour tout n≥1
sn≤S≤tn,
et ceci est un encadrement d’amplitude 1/n. Pour n= 10 on a donc
s10 =1968329
1270080 ≤S≤s10 +1
10 =2095337
1270080·(1)
La calcul num´erique de s10 donne s10 = 1.549 . . . et donc l’encadrement
1.54 < s10 <1.55 + 0.1 = 1.65
d’amplitude 0.11. 1
I.3. Voici le texte d’un exercice de niveau terminale S. On peut faire plus long.
(a) D´emontrer que la fonction t7→ 1/t2est d´efinie et d´ecroissante sur [1,+∞[.
(b) En d´eduire, pour tout k≥2 une majoration de 1
k2par une int´egrale, puis une
majoration de sn=Pn
k=1
1
n2.
(c) En d´eduire que la suite (sn) est convergente.
II Utilisation de polynˆomes.
II.1. La formule donnant la somme des racines de Pest σ1=−an−1
an·
1Plus pr´ecisemment, notons Rn=P∞
k=n+1 1/k2le reste d’ordre nde la s´erie P∞
n=1 1/n2. L’encadrement
R∞
11
dt
t2< R10 <R∞
10
dt
t2donne 1
11 < R10 <1
10 , et donc s10 + 1/11 < S =s10 +R10 < s10 + 1/10 qui est un
encadrement de largeur 1/10 −1/11 = 1/110.Le calul num´erique donne 1.64 < S < 1.65.
Corrig´e Epreuve 1, 2007 1 M. Del´eglise