📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
- Une suite $(u_n){n \in \mathbb{N}}$ est convergente vers $L \in \mathbb{R}$ si $\lim{n \to +\infty} u_n = L$.
- Théorème de la convergence monotone : Toute suite croissante et majorée est convergente.
- Une série $\sum u_n$ converge si la suite des sommes partielles $S_n = \sum_{k=0}^n u_k$ converge.
- Condition nécessaire de convergence : Si $\sum u_n$ converge, alors $\lim_{n \to +\infty} u_n = 0$.
- Séries de Riemann : $\sum \frac{1}{n^\alpha}$ converge si et seulement si $\alpha > 1$.
Méthodes à maîtriser
- Étude de la monotonie : Étudier le signe de $u_{n+1} - u_n$ ou comparer $\frac{u_{n+1}}{u_n}$ à 1 (si $u_n > 0$).
- Utilisation du critère de d'Alembert : Calculer $L = \lim_{n \to +\infty} |\frac{u_{n+1}}{u_n}|$. Si $L < 1$, la série converge.
- Théorème de comparaison : Si $0 \leq u_n \leq v_n$ et $\sum v_n$ converge, alors $\sum u_n$ converge.
Exemples corrigés
- Soit $u_n = \frac{1}{n^2}$. Comme c'est une série de Riemann avec $\alpha = 2 > 1$, elle converge.
- Soit $u_n = \frac{n}{2^n}$. On utilise d'Alembert : $\frac{u_{n+1}}{u_n} = \frac{n+1}{2^{n+1}} \cdot \frac{2^n}{n} = \frac{n+1}{2n} \to \frac{1}{2} < 1$. La série converge.
Erreurs fréquentes
- Croire que $\lim_{n \to +\infty} u_n = 0$ implique la convergence de la série (ex: série harmonique $\sum \frac{1}{n}$ diverge).
- Oublier de vérifier si $u_n \geq 0$ avant d'utiliser les critères de comparaison.