Les séries et leurs limites
Définition
Une série est la somme infinie des termes d’une suite a1 , a2 , … , an ,… :
k=1∑∞ak= a1+a2+ … +an+ …
Le « terme général » sn est donné par la somme des termes de la suite an jusqu’au -ième terme.
sn=k=1∑nak=termes de la suitea1+a2+ … +an
Série arithmétique
Une série arithmétique est donnée par la somme des termes de la suite arithmétique correspondante.
Suite | RÉCURSIVE | an=an−1+d | d est constant : d=an−an−1 |
EXPLICITE | an=a1+d⋅(n−1) |
Terme général de la série | sn=k=1∑nak=2n⋅(a1+an) |
Série géométrique
Une série géométrique est donnée par la somme des termes d’une suite géométrique.
Suite | RECURSIVE | an=an−1⋅q | q est constant : q=an−1an |
EXPLICITE | an=a1⋅qn−1 |
Terme général de la série | sn=k=1∑na1⋅qk−1=a1⋅1−q1−qn |
Limites
La limite d’une série est la valeur dont la somme s’approche quand on laisse la borne n tendre vers l’infini.
Séries géométriques
CONVERGENCE OU DIVERGENCE
| Convergence | Quand ∣q∣ est inférieur à 1, la série converge. |
| Divergence | Quand ∣q∣ est supérieur ou égal à 1, la série diverge. |
Limite (pour ∣q∣<1)
g=n→∞limsn=k=1∑∞a1⋅qk−1=a1⋅1−q1
Conseil : Pour déterminer la limite, on a seulement besoin de a1 et de q. On calcule :
g=a1⋅1−q1
Exemple
k=1∑∞3⋅(43)k−1
an=3⋅(43)n−1
Extrais les valeurs : a1=3 et q=43
Formule pour la limite :
g=a1⋅1−q1=3⋅1−431=413=12
La limite de la série est 12.
Séries arithmétiques
Les séries arithmétiques divergent.
Conseils pour les exercices typiques sur les limites
On doit souvent définir une série soi-même, par exemple géométrique.
MÉTHODE :
1. | Détermine les trois premiers termes de la suite : a1, a2 et a3. Les valeurs font souvent partie de formes géométriques. Les formes suivantes apparaissent souvent : Triangles : | Théorème de Pythagore : a2+b2=c2 Aire : A=2a⋅ha | Cercles : | Périmètre : U=2πr Aire : A=πr2 | |
2. | Détermine la valeur de q à l’aide de a1, a2 et a3 : q=a1a2=a2a3 Remarque : on vérifie la valeur de a2a3 pour s’assurer que q est constant. |
3. | Utilise la formule pour la limite : g=a1⋅1−q1 |