TD — Séries numériques
Chapitre 04
ECS (2e année) — TD du Chapitre 04. Séries à termes positifs, convergence absolue, séries de Riemann, séries alternées.
Exercice 1
Étudier la convergence des séries suivantes :
- \sum_{n=1}^{+\infty} \frac{1}{n^2 + n + 1}
- \sum_{n=1}^{+\infty} \frac{n}{n^3 + 1}
- \sum_{n=1}^{+\infty} \frac{\ln n}{n^2}
- \sum_{n=1}^{+\infty} \frac{1}{\sqrt{n}}
Exercice 2
Étudier la convergence des séries suivantes à l’aide du critère de d’Alembert :
- \sum_{n=1}^{+\infty} \frac{n!}{n^n}
- \sum_{n=1}^{+\infty} \frac{n^n}{n!}
- \sum_{n=1}^{+\infty} \frac{2^n}{n^3}
Exercice 3
Étudier la convergence des séries suivantes :
- \sum_{n=1}^{+\infty} \frac{(-1)^n}{n} (série alternée harmonique)
- \sum_{n=1}^{+\infty} \frac{(-1)^n}{\sqrt{n}}
- \sum_{n=1}^{+\infty} \frac{(-1)^n}{n^2}
Lesquelles convergent absolument ? Lesquelles sont semi-convergentes ?
Exercice 4
Étudier la convergence des séries de Riemann \sum_{n=1}^{+\infty} \frac{1}{n^\alpha} selon les valeurs de \alpha \in \mathbb{R}.
Exercice 5
Étudier la convergence absolue des séries suivantes :
- \sum_{n=1}^{+\infty} \frac{\sin n}{n^2}
- \sum_{n=1}^{+\infty} \frac{\sin n}{n}
- \sum_{n=1}^{+\infty} \frac{\cos n}{n^2}
Exercice 6
Étudier la convergence de la série \sum_{n=1}^{+\infty} \frac{1}{n \ln n} pour n \geq 2.
Indication : Comparer avec la série de Riemann ou utiliser la comparaison série-intégrale.
Exercice 7
Étudier la convergence de la série \sum_{n=1}^{+\infty} \frac{(-1)^n \ln n}{n}. La convergence est-elle absolue ?
Exercice 8
Calculer la somme des séries suivantes :
- \sum_{n=0}^{+\infty} \frac{1}{2^n}
- \sum_{n=0}^{+\infty} \frac{1}{n!}
- \sum_{n=1}^{+\infty} \frac{1}{n(n+1)}
Exercice 9
Étudier la convergence de la série \sum_{n=1}^{+\infty} u_n où u_n = \frac{1}{n^2 + (-1)^n \sqrt{n}}.
Indication : Utiliser un développement asymptotique de u_n.
Exercice 10
Étudier la convergence de la série \sum_{n=1}^{+\infty} \frac{(-1)^n}{n^\alpha} selon les valeurs de \alpha \in \mathbb{R}.