A2. Algèbre élémentaire
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Problème proposé par Patrick Gordon
Q1 Retrouver, d'au moins deux manières, le résultat connu que la série harmonique alternée 1/1 – 1/2 + 1/3 – 1/4… converge et donner sa somme. Q2 Déterminer si – et à quelles conditions – la série harmonique périodique "ternaire" a/1 + b/2 + c/3 + a/4 + b/5 + c/6…peut converger et exprimer, dans ce cas, sa somme en fonction de a, b, c. Application numérique : a = c = 1 Q3 Généraliser les conditions nécessaires de convergence au cas d'une série harmonique de période p quelconque. Q4 Montrer que la série harmonique S de période p = 4 qui commence par 1/1 – 1/2 – 1/3 + 1/4 converge et déterminer sa somme. Q5 On regroupe les termes de cette série S de deux en deux pour former deux séries : S₁ = 1/1 – 1/2 + 1/5 – 1/6… S₂ = – 1/3 + 1/4 – 1/7 + 1/8… Ces séries convergent-elles? Si oui, leur somme redonne-t-elle celle de S? Q6 On regroupe cette fois les termes de la série S, les positifs d'une part, les négatifs de l'autre, pour former deux autres séries : S'₁ = 1/1 + 1/4 + 1/5 + 1/8… S'₂ = – 1/2 – 1/3 – 1/6 – 1/7… Ces séries convergent-elles? Si oui, leur somme redonne-t-elle celle de S? Commenter l'éventuelle différence entre ces deux regroupements.
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