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Une égalité de séries

Bonjour,
montrer que la somme des $\displaystyle \sum_{n=0}^{+\infty}\Big( \frac 1{(n+2)^2n!} +\frac 1 {(n+1)(n+1)!}\Big)= e -1$
Je tourne en rond...

@AD: désolé je vais potasser Latex et je reviens !

Réponses

  • Tu veux dire:

    $\displaystyle \sum_{n=0}^\infty \left(\frac{1}{(n+2)^2n!}+\frac{1}{(n+1)(n+1)!}\right)=\text{e}-1$ ?

    NB:
    Indication: $\displaystyle \sum_{n=0}^\infty \frac{1}{n!}=\text{e}$
    Indication numéro 2: $\displaystyle \sum_{n=0}^\infty \frac{1}{(n+1)!}=\text{e}-1$
  • Indication numero 3: $\dfrac{a}{a\times b}=\dfrac{1}{b}$ avec $a,b$ des réels non nuls
  • @FdP : vu tes indications ça doit être d'une banalité affligeante...et pourtant je sèche !!

    @AD: merci c'est gentil ça !
  • Totem:

    On peut couper ta série en deux.

    Commence, pour t'échauffer, par évaluer:

    $\displaystyle \sum_{n=0}^\infty \frac{1}{(n+1) (n+1)!}$

    En appliquant l'indication 3.
  • Ce que j'ai demandé est peut-être un peu plus compliqué que prévu. Il ne faut surtout pas séparer les deux séries :-D
  • A part l'indication 2, je pense que le reste est foireux.

    Cependant on doit pouvoir écrire la série sous la forme: $\displaystyle \sum_{n=0}^\infty \frac{R(n)}{(n+1)!}$

    avec $R$ une fraction rationnelle.

    Si c'est le cas, le calcul revient à démontrer que $\displaystyle \sum_{n=0}^\infty \frac{R(n)-1}{(n+1)!}=0$

    Cela pue la "télescopie" à plein nez.
  • J'ai tenté quelque chose avec les séries entières, mais rien de bien brillant...

    Ouh ouh Jandri ? :-D
  • On a:

    $\begin{align}U_n&=\frac{R(n)-1}{(n+1)!}\\
    &=\frac{1}{(n+2)^2n!}+\frac{1}{(n+1)(n+1)!} -\frac{1}{(n+1)!}\\
    &=\frac{(n+1)}{(n+2)(n+2)!}-\left(1-\frac{1}{n+1}\right)\frac{1}{(n+1)!}\\
    &=\left(1-\frac{1}{n+2}\right)\frac{1}{(n+2)!}-\left(1-\frac{1}{n+1}\right)\frac{1}{(n+1)!}\\
    \\\end{align}$

    On a bien:
    $\begin{align} U_n&=S(n+2)-S(n+1)\end{align}$

    avec: $\displaystyle S(n)=\left(1-\dfrac{1}{n}\right)\dfrac{1}{n!}$

    PS:
    A noter que $S(1)=0$

    $\begin{align} \sum_{n=0}^N U_n&=(S(2)-S(1))+(S(3)-S(2))+...+(S(N+2)-S(N+1))\\
    &=S(N+2)-S(1)\\
    &=S(N+2)\\
    &=\left(1-\frac{1}{N+2}\right)\frac{1}{(N+2)!}\end{align}$

    Ce dernier terme tend vers $0$ quand $N$ tend vers l'infini donc $\displaystyle \sum_{n=0}^{\infty}U_n=0$
  • J'avais pensé à ça :

    $\displaystyle \sum_{n=0}^{\infty} \Big( \frac{1}{(n+2)^2 n!} + \frac{1}{(n+1)(n+1)!} \Big) = \sum_{n=0}^{\infty} \Big( \frac{1}{(n+2)^2 n!} + \frac{1}{(n+1)^2 n!} \Big) = \sum_{n=0}^{\infty} \Big( \frac{1}{(n+2)^2} + \frac{1}{(n+1)^2} \Big) \frac{1}{n!}$

    On trouve que la série s'écrit $\displaystyle \sum_{n=0}^{\infty} \Big( \frac{(n+1)^2 + (n+2)^2}{(n+1)^2 (n+2)^2} \Big) \frac{1}{n!}$

    Mais je ne sais pas si c'est utile.
  • bonsoir

    ta série s'écrit : $$\Sigma_0^{+\infty}[\frac{\frac{n+1}{n+2}}{(n+2)!}+\frac{\frac{1}{n+1}}{(n+1)!}]$$

    soit encore : $$\Sigma_0^{+\infty}\frac{1}{(n+2)!} + \Sigma_0^{+\infty}[\frac{1}{(n+1)(n+1)!} - \frac{1}{(n+2](n+2)!}]$$

    soit encore e - 1 - 1 + 1 = e - 1

    puisque dans la seconde série (qui est télescopique) il ne reste que la première fraction soit 1

    cordialement
  • Tu commences par remplacer $n+2$ par $n$ et la somme est
    $$\sum_{n=2}^{\infty}\frac{1}{n!}\left(\frac{n-1}{n}+\frac{n}{n-1}\right)=\sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{n!}\frac{n-1}{n}+\sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{n!}\frac{1}{n}=\sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{n!}.$$
  • J'ai trouvé (mais pas encore démontré) une généralisation avec les nombres de Stirling de deuxième espèce (A008277) :
    $$\sum_{n=0}^{+\infty}\sum_{k=1}^r\frac{Stirling2(r,k)}{(n+k)^rn!}=e-1$$
  • On peut faire une démonstration par récurrence en utilisant la relation de récurrence vérifiée par les nombres de Stirling de deuxième espèce.
  • Ok merci à vous ! bon c'était pas bien méchant mais...

    Je me posais la question, partant de là, de la somme de la série de terme général $1/(n.n!)$ . Est-elle connue ou répertoriée ? Je crois que jandri répond à la question, bien que j'ignore tout des nombres de Stirling.
  • Ouh là en effet...l'exponentielle intégrale s'est invitée...bon tant pis !
  • Wolfram Alpha évalue probablement ta série en la coupant en deux et en évaluant individuellement chaque série qui s'exprime en fonction de la valeur de l'exponentielle intégrale en 1 et de $\gamma$, la constante d'Euler. Il y a un phénomène de compensation qui fait que tous les trucs "méchants" se détruisent les uns les autres pour ne laisser que la gentille fonction exponentielle banale évaluée en 1.
  • "les trucs méchants se détruisent les uns les autres " ça donne quoi mathématiquement ?? valeurs principales de Cauchy ?
  • Ah oui ok j'ai compris, la constante d'Euler et l'exponentielle intégrale disparaissent en effet, trompant sur la simplicité du résultat final !
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