Exercice sur les suite de Cauchy@


  • A

    Bonsoir je viens d’être bloquer sur cet exercice
    On a Un= 1/0! +1/2! + …….+1/n!
    Montrer que Un est une suite de Cauchy
    U2n -Un = 1/(n+1)! +1/(n+2)! +…….+ 1/2n!
    Je ne sais pas comment on fait après ça 🙏


  • N
    Modérateurs

    @azad-mohamed Bonsoir,

    Pour montrer que la suite Un=∑k=0n1k!U_n = \sum_{k=0}^{n} \dfrac{1}{k!}Un​=∑k=0n​k!1​ est une suite de Cauchy, il faut prouver que pour tout ϵ>0\epsilon \gt 0ϵ>0, il existe un entier NNN tel que pour tout m,n≥Nm, n \geq Nm,n≥N, ∣Un−Um∣<ϵ|U_n - U_m| \lt \epsilon∣Un​−Um​∣<ϵ.
    On suppose m>nm \gt nm>n. Alors,
    Um−Un=∑k=n+1m1k!U_m - U_n = \sum_{k=n+1}^{m} \dfrac{1}{k!}Um​−Un​=∑k=n+1m​k!1​

    il faut montrer que cette somme peut être rendue arbitrairement petite pour nnn suffisamment grand.
    Pour cela, on peut estimer la somme ∑k=n+1m1k!\sum_{k=n+1}^{m} \dfrac{1}{k!}∑k=n+1m​k!1​ en utilisant le fait que les termes 1k!\dfrac{1}{k!}k!1​ décroissent très rapidement. En particulier, pour k≥n+1k \geq n+1k≥n+1, :

    1k!≤1(n+1)!\dfrac{1}{k!} \leq \dfrac{1}{(n+1)!}k!1​≤(n+1)!1​
    Ainsi, si m≥n+1m \geq n+1m≥n+1, nous pouvons majorer la somme :
    ∑k=n+1m1k!≤∑k=n+1∞1k!\sum_{k=n+1}^{m} \dfrac{1}{k!} \leq \sum_{k=n+1}^{\infty} \dfrac{1}{k!}∑k=n+1m​k!1​≤∑k=n+1∞​k!1​
    Cette dernière somme est une série convergente. En effet, nous savons que :
    ∑k=0∞1k!=e\sum_{k=0}^{\infty} \dfrac{1}{k!} = e∑k=0∞​k!1​=e
    et par conséquent,
    ∑k=n+1∞1k!→0quandn→∞\sum_{k=n+1}^{\infty} \dfrac{1}{k!} \to 0 \quad \text{quand} \quad n \to \infty∑k=n+1∞​k!1​→0quandn→∞.

    Pour être plus précis, pour un ϵ>0\epsilon \gt 0ϵ>0, il existe un entier NNN tel que pour tout n≥Nn \geq Nn≥N,
    ∑k=n+1∞1k!<ϵ\sum_{k=n+1}^{\infty} \dfrac{1}{k!} \lt \epsilon∑k=n+1∞​k!1​<ϵ.
    Ainsi, pour m,n≥Nm, n \geq Nm,n≥N, nous avons :

    ∣Um−Un∣=∑k=n+1m1k!≤∑k=n+1∞1k!<ϵ|U_m - U_n| = \sum_{k=n+1}^{m} \dfrac{1}{k!} \leq \sum_{k=n+1}^{\infty} \dfrac{1}{k!} \lt \epsilon∣Um​−Un​∣=∑k=n+1m​k!1​≤∑k=n+1∞​k!1​<ϵ.

    Cela prouve que UnU_nUn​ est une suite de Cauchy. Par conséquent, la suite UnU_nUn​ converge.