Faisons usage de la règle de D'Alembert.
Pour tout nombre entier naturel non nul
n, posons
an=ln(n)⩾0.
On a alors :
n⟶+∞lim∣an∣∣an+1∣=n⟶+∞limanan+1=n⟶+∞limln(n)ln(n+1)Or, on a :
ln(n)ln(n+1)=ln(n)ln(n(1+n1))=ln(n)ln(n)+ln(1+n1)Lorsque
n va tendre vers
+∞, on aura de fait
ln(n)=0. Donc, lorsque
n⟶+∞, on a :
ln(n)ln(n+1)+∞∼1+ln(n)ln(1+n1)Soit encore :
ln(n)ln(n+1)+∞∼1+ln(n)n1Ainsi, on obtient :
ln(n)ln(n+1)+∞∼1+nln(n)1Mais, par croissances comparées, on sait que :
n⟶+∞limnln(n)1=0Donc, on obtient :
ln(n)ln(n+1)+∞∼1+0=1Ainsi :
n⟶+∞lim∣an∣∣an+1∣=1On peut donc affirmer que la rayon de convergence de la série entière proposée est
R=1.
Puis, lorsque
∣x∣=1, nous sommes naturellement conduit à nous intéresser à la série numérique
n=1∑+∞ln(n). Or, sur
R+⋆, la fonction
ln est strictement croissante et, sur
[1;+∞[, cette fonction est positive. De fait la série numérique
n=1∑+∞ln(n) est divergente.
On peut donc affirmer que la série entière proposée est convergente pour
−1<x<1.