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Programme de mathématiques BCPST, seconde année

Analyse 1 – Séries réelles

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213 exercices
Texte officiel du programme
ContenusCapacités et commentaires
Sommes partielles, convergence d’une série, somme d’une série convergente.
La série est notée $\sum\limits_{n\geq n_0} u_n$ ou plus succinctement $\sum u_n$. En cas de convergence, la somme de la série est notée $\sum\limits_{n=n_0}^{+\infty} u_n$.
La terminologie de « famille sommable » n’est pas donnée.
La notion de reste d’une série est hors programme.
Combinaison linéaire de séries convergentes.
Thèorèmes de convergence pour deux séries à termes positifs $u_n$ et $v_n$ :
• théorème de comparaison si $u_n\leq v_n$ à partir d’un certain rang,
Tout autre critère de convergence est hors programme.
• si $u_n\sim v_n$, alors les séries $\sum u_n$ et $\sum v_n$ sont de même nature.
Les résultats relatifs aux restes et sommes partielles sont hors programme.
Convergence et somme de la série géométrique $\sum\limits_{n\geq 0} q^n$ (pour $\lvert q\rvert<1$) et des séries « dérivées » $\sum\limits_{n\geq 1} nq^{n-1}$ et $\sum\limits_{n\geq 2} n(n-1)q^{n-2}$.
Convergence et somme de la série exponentielle $\sum\limits_{n\geq 0}\dfrac{x^n}{n!}$.
Résultat admis.
Convergence de $\sum\limits_{n\geq 1}\dfrac{1}{n^2}$ et divergence de $\sum\limits_{n\geq 1}\dfrac{1}{n}$.
L’étude générale des séries de Riemann est hors programme.
Convergence absolue.
La convergence absolue est présentée comme une condition suffisante pour obtenir la convergence de la série.
En vue des applications probabilistes, on admet que la valeur de la somme d’une série absolument convergente ne dépend pas de l’ordre d’énumération de ses termes.
L’étude de séries semi-convergentes est hors programme.
L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4459

Soit \(\sum u_n\) une série à termes positifs convergente.

Étudier la convergence de la série de terme géné ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4460

Soit \((u_n)\) une suite réelle positive décroissante. On pose ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4461

Soit \((u_n)\) définie par : \(u_1 \in \R\), ...

L1 Analyse Série numérique

exo7 4462

Soit \((x_n)\) une suite définie par : \(x_0 > 0\), ...

L1 Analyse Série numérique

exo7 4463

On considère la suite \((u_n)\) définie par : \(0 < u_0 < 1\) et ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4464

Soit \((u_n)\) une suite définie par la donnée de \(u_0 \in \R^*\) et la relation ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4465

On se donne \(u_1\) et \(a\) deux réels strictement positifs et l’on définit par ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4466

Soit \(\alpha > 0\). On pose ...

L1 Analyse Série numérique

exo7 4467

Soient \(\sum a_n\), \(\sum b_n\), \(\sum c_n\) ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4468

Soient \(a \in {[0,1[}\). Écrire \(\frac1{(1-a)^2}\) comme produit de deux séries ...

L1 Analyse Série numérique

exo7 4469

Pour \(n \in \N\) on note \(T_n\) le nombre de manières de décomposer ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4470

Soit \(\sum u_n\) une série convergente. On pose ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4471

Soit \((a_n)\) une suite bornée telle que pour tout entier \(p \ge 2\) : ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4472

Soit \(\sum_{n\ge1} x_n\) une série absolument convergente telle que pour tout entier ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4473

Soient \(k,p \in \N\) avec \(k \le p\). Montrer que ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4474

Soit \((u_n)\) une série convergente à termes positifs décroissants.

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4476

Soit \((a_n)\) une suite réelle positive et \((u_n)\) la suite définie par la rel ...

L1 Analyse Série numérique

exo7 4479

Soit \(\cal S\) l’ensemble des suites croissantes d’entiers \((q_i)\) telles que ...

L1 Analyse Série numérique

exo7 4480

Montrer qu’il existe \(C\in\R\) tel que ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4481

Soit \((u_n)\) une suite de complexes telle que ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4482

Soit \((u_n)\) une suite de complexes qui converge au sens de Césaro vers zéro.

Étudiez la suite de terme g ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4483

Soient deux suites de termes généraux \(u_n\) et \(v_n\) définies par la donnée d ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4484

On considère une suite \((a_n)\) de réels et on définit ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4486

Soit \(P(n)=\max\{p \text{ premier},\, p\mid n\}\). Montrer que ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4490

Étudier la finitude des sommes suivantes :

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4491

Calculer \(\sum_{n=0}^{+\infty}\sum_{k=n}^{+\infty}\frac1{k!}\).

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4493

On pose \(a_{n,p} = \frac1{\strut n^2-p^2}\) si \(n\ne p\) et ...

L1 Analyse Série numérique

exo7 4495

Soit \(z\in\C\) tel que \(|z| < 1\). Montrer que ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4497

Soient \(a,b,c\in\N^*\). On pose ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 4498

Calculer les sommes suivantes : \(A = \sum_{(p,q)\in(\N^*)^2}\frac1{p^2q^2}\), ...

L2 Analyse Suite et série de fonctions solution

exo7 4528

On pose \(f(x) = \sum_{n=0}^\infty \frac{\arccos(\cos nx)}{n!}\).

L2 Analyse Suite et série de fonctions solution

exo7 4529

Soit \(f(a) = \sum_{n=0}^\infty e^{-a^2n^2}\) sous réserve de convergence ...

L2 Analyse Suite et série de fonctions solution

exo7 4539

Montrer, pour \(x > 0\) : ...

L2 Analyse Suite et série de fonctions solution

exo7 4548

Soit \((p_n)\) une suite d’entiers naturels, strictement croissante et telle que ...

L2 Analyse Suite et série de fonctions solution

exo7 4551

Pour \(x\in\R^+\) et \(n\in\N\), \(n\ge 2\) on p ...

L2 Analyse Suite et série de fonctions solution

exo7 4553

Soit \(S(t) = \sum_{n=1}^\infty \frac{t^n}{1-t^n}\).

L2 Analyse Suite et série de fonctions solution

exo7 4559

Déterminer un équivalent au voisinage de \(0\) de ...

L2 Analyse Suite et série de fonctions solution

exo7 4560

[\(x\in\,]0,\pi[\), TPE MP 2005]

L2 Analyse Série entière

exo7 4564

Dire si les affirmations suivantes sont vraies ou fausses. En donner une démonstration ou un contre-exemple.

L2 Analyse Série entière solution

exo7 4565

Trouver le rayon de convergence de la série entière \(\sum a_nz^n\) :

L2 Analyse Série entière

exo7 4580

Vérifier que pour \(x\in{]0,+\infty[}\) on a : ...

L2 Analyse Série entière solution

exo7 4585

Calculer \(\sum_{n=1}^{\infty} \frac{(-1)^n}{3n+1}\cdotp\)

L2 Analyse Série entière solution

exo7 4586

Rayon et somme de \(\sum P(n)x^n\) où \(P\) est un polynôme de degré ...

L2 Analyse Série entière solution

exo7 4587

Calculer \(\sum_{n=1}^\infty \frac{\sin n\theta}{2^n}\) et ...

L2 Analyse Série entière solution

exo7 4607

A l’aide d’un développement en série entière, montrer que ...

L2 Analyse Série entière

exo7 4610

Montrer que pour \(x \in {]-1,1[}\) : ...

L2 Analyse Série de Fourier solution

exo7 4665

Déterminer la nature de la série de terme général \(u_n=(-1)^n \int_{t=0}^1 \cos (nt^2)\,d t\).

L1 Analyse Suite solution

exo7 4715

On considère la fonction \(f\) : ...

L1 Analyse Fonctions circulaires et hyperboliques inverses solution

exo7 5090

Calculer \(u_n=\Arctan\frac{2}{1^2}+\Arctan\frac{2}{2^2}+...+\Arctan\frac{2}{n^2}\) pour ...

L1 Analyse Série numérique solution

exo7 5224

Calculer \(\lim_{n\rightarrow +\infty}\sum_{k=1}^{n}\frac{1}{1^2+2^2+...+k^2}\).