intégration somme en passant par les équivalents


  • S

    Bonjour,

    je cherche un équivalent de : unu_nun​=∑k=1nk2+kekn\sum _{ k=1 }^{ n }{ \sqrt { { k }^{ 2 }+k } } { e }^{ \frac { k }{ n } }∑k=1n​k2+k​enk​ quand n tend vers infini
    On commence l'intégration... à première vue ça n'a pas l'air compliqué, la fin me laisse perplexe

    brouillon☺

    Notons: PnP_nPn​= ∑k=1nkekn=n∑k=1nknekn\sum _{ k=1 }^{ n }{ k{ e }^{ \frac { k }{ n } } } =\quad n\sum _{ k=1 }^{ n }{ \frac { k }{ n } } { e }^{ \frac { k }{ n } }∑k=1n​kenk​=n∑k=1n​nk​enk​

    soit: PnP_nPn​=n2(1n∑k=1nknekn){ n }^{ 2 }\left( \frac { 1 }{ n } \sum _{ k=1 }^{ n }{ \frac { k }{ n } { e }^{ \frac { k }{ n } } } \right)n2(n1​∑k=1n​nk​enk​)

    or, 1n∑k=1nknekn⟶\frac { 1 }{ n } \sum _{ k=1 }^{ n }{ \frac { k }{ n } } { e }^{ \frac { k }{ n } }\quad \longrightarrown1​∑k=1n​nk​enk​⟶ ∫01xex\int _{ 0 }^{ 1 }{ x{ e }^{ x } }∫01​xex

    x↦xexx\mapsto { xe }^{ x }x↦xex est continue sur [0,1][ 0,1][0,1] , par application du th sur les sommes de Riemann , l'intégrale converge ainsi Pn⟶1{ P }_{ n }\longrightarrow 1Pn​⟶1

    Maintenant j'essaie d'étudier le comportement de ces deux suites
    On remarque tout d'abord que la différence un−Pnu_n-P_nun​−Pn​ est positive et que cette dernière peut être majorée par une autre somme.

    quelque soit n∈N∗n\in N^*n∈N∗
    puisque k2+kekn−kekn=ekn(k2+k−k)  =eknkk2+k+k\sqrt { { k }^{ 2 }+k } { e }^{ \frac { k }{ n } }-k{ e }^{ \frac { k }{ n } }={ e }^{ \frac { k }{ n } }\left( \sqrt { { k }^{ 2 }+k } -k \right) \ \ ={ e }^{ \frac { k }{ n } }\frac { k }{ \sqrt { { k }^{ 2 }+k } +k }k2+k​enk​−kenk​=enk​(k2+k​−k)  =enk​k2+k​+kk​

    ⇒0≤1n2∑k=1neknkk2+k+k≤12n2∑k=1nekn≤e.n2n2\Rightarrow \quad 0\le \frac { 1 }{ { n }^{ 2 } } \sum _{ k=1 }^{ n }{ { e }^{ \frac { k }{ n } }\frac { k }{ \sqrt { { k }^{ 2 }+k } +k } } \le \frac { 1 }{ 2{ n }^{ 2 } } \sum _{ k=1 }^{ n }{ { e }^{ \frac { k }{ n } } } \le \frac { e.n }{ 2{ n }^{ 2 } }⇒0≤n21​∑k=1n​enk​k2+k​+kk​≤2n21​∑k=1n​enk​≤2n2e.n​

    ⇔\Leftrightarrow⇔ 0≤1n20\quad \le \frac { 1 }{ { n }^{ 2 } }0≤n21​(un−Pn)(u_n-P_n)(un​−Pn​)≤e2n\le\frac { e }{ 2n }≤2ne​

    comme : e2n⟶0\frac { e }{ 2n } \longrightarrow 02ne​⟶0 cela entraîne que 1n2\frac { 1 }{ { n }^{ 2 } }n21​(un−Pn)(u_n-P_n)(un​−Pn​) ⟶0\longrightarrow 0⟶0
    A partir de là j'ai l'impression que ça reste insuffisant
    Un détail du cours m'échappe certainement, on peut se douter sans faire de calcul que ça diverge. Je n'arrive plus à visualiser la suite ça m'embête ^^

    merci pour votre aide


  • S

    Je pense avoir trouvé☺
    Par somme des limites on obtient:

    Pnn2\frac { { P }_{ n } }{ { n }^{ 2 } }n2Pn​​+ 1n2\frac { 1 }{ { n }^{ 2 } }n21​(un−Pn)(u_n-P_n)(un​−Pn​) ⟶1\longrightarrow 1⟶1

    Ce qui permet de conclure unu_nun​∼∞\underset { \infty }{ \sim }∞∼​ n2n^2n2
    C'est plus cohérent!


  • mtschoon

    Bonjour Sophie,

    Cela me parait correct.


  • S

    merci, mtschoon


  • mtschoon

    De rien !

    Bon travail.


Se connecter pour répondre