Convergence d'un produit

Bonjour à tous !

On a $(a_n)$ une suite positive telle que $\sum\limits_{n \geq 0} a_n = +\infty$ et $a_n \to 0$.
Montrer que $\prod\limits_{n \geq 0} (1-a_n) = 0 $.

Mon idée est de dire que $\sum\limits_{n \geq 0} a_n = +\infty$ implique $\frac{1}{n} = o(a_n)$ (mais je ne pense que que ce soit vrai).
Puis de dire que $\sum\limits_{n \geq 0} \ln(1-\frac{1}{n}) = -\infty$. D'où le résultat.

Merci beaucoup.

Réponses

  • La bonne question est : sais-tu tout prouver ?

    Si oui c'est bon, sinon c'est pas bon.
  • Je ne pense pas que mon raisonnement soit correct (en tout cas il est incomplet).
    Je n'ai pas d'autre idée pour prouver le résultat...
  • Pour le LaTeX sur le forum il suffit de mettre des formules entre deux dollars, comme dans un fichier .tex standard.
  • Oui merci je m'en suis rendu compte en regardant d'autres postes =)
  • Bonjour
    $\frac{1}{n} = o(a_n)$ est fausse si tu prend $u_n={1\over n\ln n}$
    Le 😄 Farceur


  • Merci.

    Dans ce cas avez-vous une piste ?
  • C'est aussi faux avec, tout bêtement, $(a_n)_n$ définie par $a_n=1/n$ :-).

    Tu veux majorer $\ln(1-x)$ et tu espères retomber sur quelque chose qui ressemble à $x$ pour pouvoir utiliser ton hypothèse.
  • On a $\ln(1-x) \leq -x$, ce qui appliqué en $a_n$ et en sommant donne bien $\sum_{n\geq 0} \ln(1-a_n) = -\infty$.

    On n'a même pas besoin du faite que $a_n \to 0$ en fait.

    Merci !
  • Voilà. Tu as tout de même des petits détails à régler : que se passe-t-il si certains des $a_n$ sont plus grand que $1$ ? Tu ne peux plus considérer $\ln(1-a_n)$.
  • Ah oui, mais du coup c'est là qu'on utilise $a_n \to 0$, au bout d'un moment les $a_n$ sont tous plus petit que 1.

    Edit : en fait c'est une donnée de l'exercice, les $a_n$ sont plus petits que 1 apr hypothèse.
  • Bonjour,

    J'avais en tête d'utiliser les équivalents (termes de signe constant, éventuellement à partir d'un certain rang).

    Lemme :
    Si $a_n$ ~ $b_n$ et $a>0$ et $\sum a_n$ diverge (vers l'infini), alors $\sum b_n$ diverge (vers l'infini).

    Cependant, la méthode décrite plus haut est juste et surtout moins "magique".
    J'ai quand même posté ce message en me disant que démontrer ce lemme est un bon exercice sur le même thème et utilisant les mêmes méthodes (majorations).

    Cordialement.
  • Bonjour
    Pour quoi ce lemme Dom?
    Une série à termes positifs (APCR) divergente; diverge forcement vers $+\infty$
    deux séries à termes positifs (APCR) équivalentes sont de même nature
    Le 😄 Farceur


  • C'est cela. On dit bien la même chose.
    Ces propriétés se démontrent de la même manière que l'exercice.
    J'ai isolé celle de la divergence, et on peut l'appliquer en choisissant bien $a_n$ et $b_n$.
  • Bonjour
    @Dom. Tu seras d'accord avec moi si j’écris

    Soit $(a_n)$ une suite positive telle que $a_n \to 0$, alors
    $\prod\limits_{n \geq 0} (1-a_n) = 0$ equivalent à $\sum\limits_{n \geq 0} a_n = +\infty$

    Peut-on faire mieux ?
    Le 😄 Farceur


  • Je suis d'accord, oui. Enfin non.
    Si un seul des termes de $a$ vaut 1 et si les autres sont nuls, alors le produit est bien nul, et de limite nul mais la série converge.
    Il suffit de préciser que |1 - $a$| ne s'annule pas ou bien que le produit converge vers 0 même en ôtant les premiers facteurs arbitrairement.

    Cependant, je ne comprends pas "faire mieux", dans quel sens ?
  • Bonjour
    Salut Dom tu as raison il faut modifier en ( je pense)
    Soit $(a_n)$ une suite positive telle que $a_n \to
    0$, alors il existe $N\in \N $
    $\sum\limits_{n \geq N} a_n = +\infty$ equivalent à $\prod\limits_{n \geq N} (1-a_n) = 0$

    Pour faire mieux Peut on par exemple espérer que
    Soit $(a_n)$ une suite dans l'intervalle $]0,1[$ à partir d'un rang $N$
    alors peut on avoir
    $\sum\limits_{n \geq N} a_n = +\infty$ equivalent à $\prod\limits_{n \geq N} (1-a_n) = 0$
    le sens direct ne pose aucun problème; pour la réciproque il faut voir
    Le 😄 Farceur


  • Le sens direct va bien en effet :
    Si la suite tend vers 0, on a démontré que c'est bon.
    Si elle ne tend pas vers 0, on écrit le produit en séparant les facteurs correspondant aux termes d'une sous-suite strictement supérieure à un $\epsilon$>0 et on majore le produit (complet) par une suite géométrique de raison 1 - $\epsilon$.

    Pour la réciproque :
    Si le produit tend vers 0.
    Supposons que la série ne diverge pas vers l'infini. Alors elle converge et donc la suite tend vers 0.
    On a déjà vu que si elle tend vers 0 alors la série diverge. Contradiction.

    C'est bien vrai cette histoire ;-)
  • Bonjour

    Salut Dom;-) Peut on faire encore mieux
    Soit $(v_n)$ une suite dans l'intervalle $]0,1[$ à partir d'un rang $N$
    alors peut on avoir
    $\sum\limits_{n \geq N} (1- v_n)$ C.V equivalent à $\prod\limits_{n \geq N} (v_n) \neq 0 $
    Le 😄 Farceur


  • Avant toute chose :
    1) Pourquoi avoir changé le rôle de la suite : $v_n = 1 - a_n$ ?
    2) Il y a une ambiguïté dans "le produit n'est pas nul" : d'abord dire que ce produit converge...

    C'est donc vrai car on a démontré : A équivalent à B donc ça démontre nonA équivalent à nonB.
  • Bonjour
    -le produit n'est pas nul signifie que le produit diverge vers $+\infty$ ou bien le produit converge vers un nombre non nul.
    - Jai changé pour traduire le résultat dans des exemples
    le cas d'une suite géométrique $v_n=a_0 a^n$ avec $a_0, a\in ]0,1[$
    en faisant le calcul; on a $\prod\limits_{k=0}^n v_k=a_0^{n+1}\times a^{{n(n+1)\over 2}}$ qui tend vers 0
    sans faire les calculs la série (1-v_n) diverge grossièrement donc ce produit égale à 0
    ( Je sais cet exemple n'est intéressant en aucun cas)
    je pense tu peux nous trouver un exemple non traivial;-)
    Le 😄 Farceur


  • Ok.

    Cependant je disais qu'après quelques considérations, le dernier "peut-on faire mieux" n'est pas mieux que l'avant dernier, puisque c'est la même chose.

    Cordialement.
  • Bonjour
    Ça dépend des goûts parler d'une CV au lieu d'une DV
    Le 😄 Farceur


  • Ok j'avais vu dans "faire mieux" une propriete où on enlève des hypothèses de plus en plus et non une notion subjective.

    Cela dit, bel exercice.
  • Bonjour Dom
    j'avais vu dans "faire mieux" une propriete où on enlève des hypothèses de plus en plus et non une notion subjective.

    On y arrive ;-)

    Version finale



    1- Soit $(v_n)$ une suite dans l'intervalle $]0,1]$ à partir d'un rang $N$, alors
    $\sum\limits_{n \geq N} (1- v_n)$ C.V equivalent à $\prod\limits_{n \geq N} (v_n)$ CV
    $\sum\limits_{n \geq N} (1- v_n)=+\infty$ equivalent à $\prod\limits_{n \geq N} (v_n)=0$

    2- Soit $(v_n)$ une suite dans l'intervalle $[1,+\infty[$ à partir d'un rang $N$, alors
    $\sum\limits_{n \geq N} (1- v_n)$ C.V equivalent à $\prod\limits_{n \geq N} (v_n)$ CV
    $\sum\limits_{n \geq N} (1- v_n)=-\infty$ equivalent à $\prod\limits_{n \geq N} (v_n)=+\infty$

    $\prod\limits_{n \geq N} (v_n)$ converge à prendre ( comme la somme d'une série) dans le sens $\lim\limits_{n \uparrow +\infty}\prod\limits_{k= N}^n (v_k)$ existe et finie

    Une preuve
    Si $(v_n)$ une suite à termes strictement positifs à partir d'un rang $N$, alors $\prod\limits_{n \geq N} (v_n)$ est de meme nature que $\sum\limits_{n \geq N} \ln ( v_n)$ et en cas de convergence on a $\displaystyle {\prod\limits_{n \geq N} (v_n)= e^{(\sum\limits_{n \geq N} \ln v_n)}}$

    Si $(v_n)$ ne tend pas vers 1 les séries $\sum\limits_{n \geq N} (1- v_n)$ et $\sum\limits_{n \geq N} \ln ( v_n)$ divergent grossièrement
    Si $(v_n)$ tend vers 1; on a $\ln v_n \sim v_n -1$ et sont de signe constants dans les cas 1 et 2 donc les series $\sum\limits_{n \geq N} (1- v_n)$ et $\sum\limits_{n \geq N} \ln ( v_n)$ sont de meme nature
    Le 😄 Farceur


  • Dit moi Dom si on peut améliorer l'exercice
    Le 😄 Farceur


  • En ce qui concerne l'énoncé, oui : il faut préciser qu'aucun terme ne vaut 1 sinon ça devient faux.
  • Bonjour Dom
    tu peux donner un contre exemple lorsque au moins un terme vaut 1
    Le 😄 Farceur


  • Ha non. Il était plutôt tard, pardon.
  • Bonjour à tous et à toutes
    Salut Dom
    Il me semble qu'on peut encore ameliorer (on évite l’hypothèse de la positivité)
    Si on remarque que $\forall x\neq 0$ on a $\ln |x|\leq |x-1|$ On peut énoncer le résultat suivant
    Soit $v_n$ une suite à termes non nuls à partir d'un certain rang N; alors
    $\sum\limits_{n \geq N} |1- v_n|$ C.V implique $\prod\limits_{n \geq N} |v_n|$ CV

    peut on encore creuser!!
    Le 😄 Farceur


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