Nombre harmonique

Bon jour. $$\sum_{k=1}^{n}\frac{1}{k}=\frac{\sum_{k=1}^{n}\frac{n!}{k}}{n!}$$ l'idée est d’obtenir un dénominateur commun $n!$,
seulement le problème se répète pour le nouveau numérateur $$\sum_{k=1}^{n}\frac{n!}{k}
$$ Je cherche une alternative qui permette d’éviter d'avoir $k$ en dénominateur.
En pièce jointe tableau des valeurs.
Les sommes de chaque colonne correspond à $$\sum_{k=1}^{n}\frac{n!}{k}.
$$ Je constate qu'il n'y a pas qu'une seul façon de calculer chaque colonne.
Est-il possible de sommer chaque colonne sans passer par $$\sum_{k=1}^{n}\frac{n!}{k}\quad ?$$ Un tel tableau existe-t-il déjà ?73404

Réponses

  • Je ne comprends pas quelle est exactement la question.

    Tu cherches à trouver le numérateur et le dénominateur du nombre harmonique $H_n = \sum\limits_{k=1}^{n} \frac{1}{k}$ ?
  • Je cherche une fonction équivalente à $\quad\displaystyle \sum_{k=1}^{n}\frac{n!}{k}$
  • Bonjour,

    Classiquement:
    \[\sum_{k=1}^n\frac{n!}{k}=n!\sum_{k=1}^n\frac1k\sim n!\ln(n).\]
  • Sans avoir recours à $\sim$
    Pour $n!\sum_{k=1}^n\frac1k$ Les valeurs sont $(1; 3; 11; 50; 274; 1764; 13068;...)$
  • Qu'est-ce qu'une fonction équivalente à une suite ?
    Qu'est-ce que \(\sim\) sinon le symbole usuel de l'équivalence ?
  • Bonjour,

    Ben le symbole $\sim$ veut très exactement dire "équivalent", qui est le mot que tu emploies.

    Cordialement,

    Rescassol
  • Je me suis mal exprimé, je voulais dire égal.
    Pour information.
    Unsigned Stirling numbers of first kind
    https://oeis.org/search?q=1,+3,+11,+50,+274,+1764,+13068&sort=&language=&go=Search
    Plus d'informations.
    https://en.wikipedia.org/wiki/Stirling_numbers_of_the_first_kind
    Bon encore une foi il y a beaucoup d'outils mathématique qui me sont inconnus.
    Ça ne va pas être facile.
  • Je viens de trouver une solution mais je ne sais pas comment l’écrire proprement.
    0*1+1=1
    1*2+1=3
    3*3+2=11
    11*4+6=50
    50*5+24=274
    274*6+120=1764
    Je pense que c'est une Suite récurrente.
    En divisant cette suite récurrente par n! on obtient le nombre harmonique.
    https://fr.wikipedia.org/wiki/Suite_récurrente_linéaire
    Bon je galère, ma suite récurrente ne ressemble pas a une Suite récurrente linéaire d’ordre 1 et Suite récurrente linéaire d’ordre 2.
  • Bonsoir Thomas,

    La suite harmonique est définie par : $h_{n} = \sum_{k=1}^{n} \frac{1}{k}$

    Elle vérifie $\forall n \ge 1$, $h_{n+1} = h_n + \frac{1}{n+1}$.

    Tu t'intéresses à la suite $s_n = n! \cdot h_n$.

    Celle-ci vérifie donc :
    $s_{n+1} = (n+1)! \cdot h_{n+1} = n! \cdot (n+1) \cdot (h_n + \frac{1}{n+1}) =
    (n+1) \cdot n! \cdot h_n + n!$
    soit : $s_{n+1} = (n+1) \cdot s_n + n!$

    On $h_1 = 1$, donc aussi : $s_1 = 1$.

    On s'aperçoit que, vu sa relation de récurrence, la suite $(s_n)$ est à valeurs entières

    C'est cohérent avec le fait que c'est le numérateur de $h_n$ au dénominateur commun $n!$

    As-tu une question ou une remarque particulière sur cette suite ?

    Comme tu l'as remarqué, elle est bien connue, et porte le nom d'un mathématicien du 18ème siècle (Stirling).
  • Merci beaucoup marsup pour la formalisation de l’écriture.
    Je n'ai pas de questions pour le moment.
    Naïvement j'avais l'espoir de trouver une fonction qui permette de calculer le nombre harmonique facilement sans approximation.
    j’espère ne pas perdre ma naïveté, sans elle je ne découvre rien.
  • Petite remarque sur la factorielle.
    $\displaystyle \forall n \in \N,\ \forall m \in \N^*,\quad (n+m)!=n!\prod_{k=1}^{m}(n+k)=n! \sum_{j=0}^{m}
    \left[{m\atop j}\right](n+1)^{j}.$
    $\displaystyle \forall n \in \N^*,\ \forall m \in \N^*,\quad (n-1+m)!=(n-1)!\prod_{k=0}^{m-1}(n+k)=(n-1)! \sum_{j=0}^{m} \left[{m\atop j}\right]n^{j}.$
    $\displaystyle \forall n \ge 1-k \in \Z,\forall m \in \N^*,\quad (n+k-1+m)!=(n+k-1)!\prod_{k}^{m+k-1}(n+k)=(n+k-1)! \sum_{j=0}^{m} \left[{m\atop j}\right](n+k)^{j}.$
    Cas particulier Pour n=1 ; k=0.
    $\displaystyle \ \forall m \in \N^*,\quad m!=\prod_{k=0}^{m-1}(1+k)=\sum_{j=0}^{m} \left[{m\atop j}\right].$
    1=1
    1+1=2
    1+3+2=6
    1+6+11+6=24
    1+10+35+50+24=120
    1+15+85+225+274+120=720
    La deuxième colonne Triangular numbers
    La troisième colonne Stirling numbers of the first kind: s(n+2, n).
    etc...
    étrangement je retrouve la suite $s_n$ que je cherchais en diagonale.
    Visiblement n=1 ; k=0 correspond exactement a la Table of values for small n and k https://en.wikipedia.org/wiki/Stirling_numbers_of_the_first_kind#Table_of_values_for_small_n_and_k
    doc : nombre de Stirling https://fr.wikipedia.org/wiki/Nombre_de_Stirling#Fonction_génératrice
    doc : coefficient binomial https://fr.wikipedia.org/wiki/Coefficient_binomial
    Bon il me semble que c'est un genre de binôme de Newton version factoriel.

    l'idée est de transformer un produit en somme arithmétique.
    Bon l'idée est la mais je n'arrive pas a l'écrire proprement la série pour la factoriel.
    $$f(x)=x!=1+\sum_{k=0}^{\infty} \left[{x+k+1\atop x}\right]=1+\sum_{k=0}^{\infty} x\left[{x+k\atop x}\right]+\left[{x+k\atop x-1}\right]={x \choose 0},+{x \choose 2},+2{x+1 \choose 4}+{x \choose 4},+{x \choose 2}{x \choose 4},+...=$$
    $1,+\frac{x(x-1)}{2},+\frac{2(x+1)x(x-1)(x-2)}{24}+\frac{x(x-1)(x-2)(x-3)}{24},+\frac{x(x-1)}{2}\frac{x(x-1)(x-2)(x-3)}{24},+...$
    Si je trouvais une suite logique sa m'aiderais beaucoup par la suite pour trouver $s_n$
    Bon je ne trouve pas, pour passer le temps une curiosité.
    $g(x)=-cos(x\pi)+\frac{cos(x\pi)(x^2-x)}{2}-\frac{cos(x\pi)(x^2-x)(3*x^2-4x+2)}{24}+\frac{cos(x\pi)x^2(x-1)^2(x-2)(x-3)}{48}-...$
    $g(x)=(...;-\infty;+\infty;0;-1;+1;0;0;0;0;0;0;...)$
    $$n!\sum_{k=1}^n\frac1k = \left[{n+1\atop 2}\right]$$73600
    73628
    n!.png 22.7K
    0.png 32.4K
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