📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
Une série numérique $\sum u_n$ est la suite des sommes partielles $S_n = \sum_{k=0}^n u_k$.
- Convergence : $\sum u_n$ converge si la suite $(S_n)$ admet une limite finie.
- Condition nécessaire : Si $\sum u_n$ converge, alors $\lim_{n \to +\infty} u_n = 0$. (La réciproque est fausse).
- Séries de référence :
- Géométrique : $\sum q^n$ converge ssi $|q| < 1$.
- Riemann : $\sum \frac{1}{n^\alpha}$ converge ssi $\alpha > 1$.
Méthodes à maîtriser
- Utiliser les théorèmes de comparaison pour les séries à termes positifs.
- Appliquer le critère de d'Alembert : Si $\lim |\frac{u_{n+1}}{u_n}| = l$, alors convergence si $l < 1$, divergence si $l > 1$.
- Appliquer le CSSA : Pour $\sum (-1)^n a_n$ avec $a_n \geq 0$, si $(a_n)$ est décroissante et $\lim a_n = 0$, alors la série converge.
Exemples corrigés
- Série harmonique : $\sum \frac{1}{n}$ diverge (Riemann avec $\alpha = 1$).
- Série exponentielle : $\sum \frac{x^n}{n!}$ converge pour tout $x \in \mathbb{R}$ (d'Alembert).
Erreurs fréquentes
- Penser que $\lim u_n = 0$ implique la convergence (ex: série harmonique).
- Oublier de vérifier la décroissance dans le CSSA.
- Confondre la convergence de la suite $(u_n)$ et celle de la série $\sum u_n$.