Déterminer le rayon de convergence de la série entière réelle n=1∑+∞n2xn. - Exercice 1
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Question 1
Soit n un nombre entier naturel non nul. Déterminer le rayon de convergence de la série entière réelle n=1∑+∞n2xn. Puis, étudier la nature de cette série entière sur le bord de disque de convergence.
Correction
Appliquons la règle de d'Alembert. Posons, pour tout nombre entier naturel non nul n, an=n21>0. On a alors : n⟶+∞lim∣an∣∣an+1∣=n⟶+∞limanan+1=n⟶+∞limn21(n+1)21=n⟶+∞lim(n+1)2n2=n⟶+∞lim(n+1n)2=n⟶+∞lim(nn)2 Comme n est non nul, on a alors : n⟶+∞lim∣an∣∣an+1∣=n⟶+∞lim(1)2=n⟶+∞lim1=1 En conséquence, le rayon de convergence de la série entière proposée est R=1. Si ∣x∣=1, la série entière va nous conduire à étudier la série numérique n=1∑+∞n21. Or, cette dernière est convergente et prend la valeur numérique 6π2. Il s'ensuit immédiatement que la série entière proposée est également convergente sur le bord de son disque de convergence. La série entière proposée est convergente si ∣x∣⩽1.
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