Flashcards : Séries entières et convergence (66 cartes)

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1Question

Quelle forme a le terme général d’une série entière ?

Réponse

un(z)=anznu_n(z)=a_nz^n.

2Question

Que garantit une suite (∣an∣ρn)\left(|a_n|\rho^n\right) bornée pour ∣z∣<ρ|z|<\rho ?

Réponse

La convergence absolue de ∑anzn\sum a_nz^n.

3Question

Que peut-on affirmer sur la convergence sur le cercle ∣z∣=R|z|=R ?

Réponse

Son comportement est indéterminé a priori.

4Question

Comment définir le rayon de convergence de ∑anzn\sum a_n z^n ?

Réponse

R=sup⁡{ρ∈R+:(anρn) est borneˊe}R=\sup\{\rho\in\mathbb R_+:(a_n\rho^n)\text{ est bornée}\}, avec 0≤R≤+∞0\leq R\leq +\infty.

5Question

Quelle inégalité entre rayons découle de ∣an∣≤∣bn∣|a_n|\leq|b_n| pour tout nn ?

Réponse

Rb≤RaR_b\leq R_a.

6Question

Quelle relation entre coefficients garantit la même inégalité de rayons que ∣an∣≤∣bn∣|a_n|\leq|b_n| ?

Réponse

an=O(bn)a_n=O(b_n).

7Question

Quel est le rayon minimal garanti pour la série somme de deux séries entières ?

Réponse

Au moins min⁡(Ra,Rb)\min(R_a,R_b).

8Question

Que devient le rayon de la série somme si Ra≠RbR_a\ne R_b ?

Réponse

Il est égal à min⁡(Ra,Rb)\min(R_a,R_b).

9Question

Comment définit-on les coefficients du produit de Cauchy de deux séries entières ?

Réponse

πn=∑k=0nakbn−k\pi_n=\sum_{k=0}^n a_kb_{n-k}.

10Question

Quelle série constitue le produit de Cauchy de deux séries entières ?

Réponse

∑n≥0πnzn\sum_{n\geq0}\pi_nz^n.

11Question

Quel est le produit de deux séries entières absolument convergentes ?

Réponse

La série de Cauchy de coefficients πn=∑k=0nakbn−k\pi_n=\sum_{k=0}^n a_kb_{n-k}.

12Question

Sur quel intervalle dérive-t-on et primitive-t-on terme à terme une série entière de rayon R>0R>0 ?

Réponse

Sur ]−R,R[]-R,R[.

13Question

Comment exprimer le coefficient aka_k d’une série entière à l’aide de sa somme SS ?

Réponse

ak=S(k)(0)k!a_k=\frac{S^{(k)}(0)}{k!}.

14Question

Quel est le développement en série de l’exponentielle complexe eze^z ?

Réponse

ez=∑n=0+∞znn!e^z=\sum_{n=0}^{+\infty}\frac{z^n}{n!}.

15Question

Quand une fonction est-elle développable en série entière sur ]−r,r[]-r,r[ ?

Réponse

Lorsqu’elle y est égale à la somme d’une série entière de rayon de convergence au moins égal à rr.

16Question

Quelle propriété garantit l’unicité du développement en série entière d’une fonction sur ]−r,r[]-r,r[ ?

Réponse

Ce développement est unique lorsqu’il existe.

17Question

Quelles conditions caractérisent le développement en série entière d’une fonction sur ]−r,r[]-r,r[ ?

Réponse

Elle est de classe C∞C^\infty, sa série de Taylor converge sur l’intervalle et sa somme égale la fonction.

18Question

Quelle est la série géométrique de 11−z\frac{1}{1-z} pour ∣z∣<1|z|<1 ?

Réponse

∑n=0+∞zn\sum_{n=0}^{+\infty} z^n

19Question

Quel est le rayon de convergence de la série de 11−z\frac{1}{1-z} ?

Réponse

11

20Question

Quel développement en série donne ln⁡(1+t)\ln(1+t) pour ∣t∣<1|t|<1 ?

Réponse

∑n=1+∞(−1)n+1ntn\sum_{n=1}^{+\infty} \frac{(-1)^{n+1}}{n}t^n

21Question

Quel développement en série donne arctan⁡t\arctan t pour ∣t∣<1|t|<1 ?

Réponse

∑n=0+∞(−1)n2n+1t2n+1\sum_{n=0}^{+\infty} \frac{(-1)^n}{2n+1}t^{2n+1}

22Question

Quelles étapes permettent de déterminer un développement en série entière par équation différentielle ?

Réponse

Caractériser la fonction par une équation et une condition initiale, établir une récurrence, puis prouver la convergence et l’égalité avec la fonction.

23Question

Comment le procédé de Cesàro obtient-il la valeur d’une série ?

Réponse

Il prend la limite des moyennes des sommes partielles.

24Question

Comment le procédé d’Abel obtient-il la valeur d’une série ?

Réponse

Il prend la limite de F(x)=∑unxnF(x)=\sum u_nx^n lorsque xx tend vers 11 par valeurs inférieures.

25Question

Quelles définitions des séries de fonctions s’étendent aux fonctions complexes ?

Réponse

Les définitions de convergence simple et uniforme.

26Question

Comment étudier la dérivation d’une série de fonctions complexes ?

Réponse

En se ramenant à une variable réelle.

27Question

Comment représenter une série entière à trous sous forme générale ?

Réponse

En prenant nuls les coefficients des exposants absents.

28Question

Quel est le rayon de convergence de ∑n≥0(z/R)n\sum_{n\geq0}(z/R)^n pour R>0R>0 ?

Réponse

RR.

29Question

Quel est le rayon de convergence de ∑n≥0nαzn\sum_{n\geq0}n^\alpha z^n pour tout réel α\alpha ?

Réponse

11.

30Question

Dans quels cas la règle de d’Alembert peut-elle échouer à calculer le rayon de convergence ?

Réponse

En cas d’annulation des coefficients ou d’absence de limite du quotient étudié.

31Question

Quel ensemble de modules caractérise le rayon de convergence par convergence absolue ?

Réponse

R=sup⁡{∣z∣:∑n≥0∣anzn∣ converge}R=\sup\{|z|:\sum_{n\geq0}|a_nz^n|\text{ converge}\}.

32Question

Que peut-on conclure des rayons si an∼bna_n\sim b_n ?

Réponse

Les deux séries entières ont le même rayon de convergence.

33Question

Que peut-il arriver au rayon de convergence d’une somme de séries aux coefficients opposés ?

Réponse

Il peut dépasser strictement le minimum des rayons initiaux.

34Question

Quel est le rayon minimal garanti pour le produit de Cauchy de deux séries entières ?

Réponse

Au moins min⁡(Ra,Rb)\min(R_a,R_b).

35Question

Quelle régularité possède la somme d’une série entière de rayon R>0R>0 sur ]−R,R[]-R,R[ ?

Réponse

Elle est de classe C∞C^\infty.

36Question

Quel est le rayon de convergence de la série entière E(z)=∑n=0+∞znn!E(z)=\sum_{n=0}^{+\infty}\frac{z^n}{n!} ?

Réponse

Son rayon de convergence est infini.

37Question

Quelle équation différentielle vérifie e(t)=E(tz0)e(t)=E(tz_0) dans l’identification de l’exponentielle ?

Réponse

e′(t)=z0e(t)e'(t)=z_0e(t).

38Question

Quelle condition initiale vérifie e(t)=E(tz0)e(t)=E(tz_0) dans l’identification de l’exponentielle ?

Réponse

e(0)=1e(0)=1.

39Question

Sur quels ensembles la série exponentielle converge-t-elle uniformément ?

Réponse

Sur tout disque de C\mathbb C.

40Question

Quelle relation d’addition vérifie l’exponentielle complexe ?

Réponse

ez+z′=ezez′e^{z+z'}=e^ze^{z'}.

41Question

Quel est le développement en série de ch⁡x\operatorname{ch}x pour un réel xx ?

Réponse

ch⁡x=∑n=0+∞x2n(2n)!\operatorname{ch}x=\sum_{n=0}^{+\infty}\frac{x^{2n}}{(2n)!}.

42Question

Quel est le développement en série de sh⁡x\operatorname{sh}x pour un réel xx ?

Réponse

sh⁡x=∑n=0+∞x2n+1(2n+1)!\operatorname{sh}x=\sum_{n=0}^{+\infty}\frac{x^{2n+1}}{(2n+1)!}.

43Question

Quel est le rayon de convergence des séries de cos, sin, ch et sh ?

Réponse

+infty+infty

44Question

Quelle série définit la série de Taylor de ff en 00 ?

Réponse

∑n=0+∞f(n)(0)n!xn\sum_{n=0}^{+\infty}\frac{f^{(n)}(0)}{n!}x^n.

45Question

Sous quelle condition la série de Taylor est-elle définie comme série entière ?

Réponse

Lorsque ff est de classe C∞C^\infty.

46Question

Quel est le développement en série de (1+t)α(1+t)^\alpha pour ∣t∣<1|t|<1 ?

Réponse

∑n=0+∞α(α−1)⋯(α−n+1)n!tn\sum_{n=0}^{+\infty} \frac{\alpha(\alpha-1)\cdots(\alpha-n+1)}{n!}t^n

47Question

Quelle est la valeur du terme constant du développement de (1+t)α(1+t)^\alpha ?

Réponse

11

48Question

Quel est le rayon de convergence du développement de (1+t)α(1+t)^\alpha si α\alpha n’est pas un entier positif ?

Réponse

11

49Question

Quel est le rayon de convergence du développement de (1+t)α(1+t)^\alpha si α\alpha est un entier positif ?

Réponse

+∞+\infty

50Question

Quelle équation différentielle caractérise f(t)=(1+t)αf(t)=(1+t)^\alpha ?

Réponse

(1+t)f′(t)−αf(t)=0(1+t)f'(t)-\alpha f(t)=0

51Question

Quelle condition initiale vérifie f(t)=(1+t)αf(t)=(1+t)^\alpha ?

Réponse

f(0)=1f(0)=1

52Question

Quelle récurrence vérifient les coefficients de la série de g(t)g(t) ?

Réponse

(α−n)an=(n+1)an+1(\alpha-n)a_n=(n+1)a_{n+1}

53Question

Quelle est la valeur initiale du coefficient a0a_0 de g(t)g(t) ?

Réponse

a0=1a_0=1

54Question

Que vaut le rayon de convergence si α\alpha n’est pas un entier naturel ?

Réponse

Il vaut 1.

55Question

Que vaut an0+1a_{n_0+1} si α=n0\alpha=n_0 est un entier naturel ?

Réponse

an0+1=0a_{n_0+1}=0

56Question

Que vaut le rayon de convergence si α=n0\alpha=n_0 est un entier naturel ?

Réponse

+∞+\infty

57Question

Quelle somme le procédé de Cesàro attribue-t-il à une série convergente ?

Réponse

La somme usuelle de la série.

58Question

Quelle valeur le procédé de Cesàro attribue-t-il à la série de terme général (−1)n(-1)^n ?

Réponse

12\frac{1}{2}.

59Question

Quelle somme le procédé d’Abel attribue-t-il à une série convergente ?

Réponse

La somme usuelle de la série.

60Question

Quelle valeur le procédé d’Abel attribue-t-il à la série de terme général (−1)n(-1)^n ?

Réponse

12\frac{1}{2}.

61Question

Quels nombres complexes appartiennent au disque ouvert de centre 0 et de rayon ρ\rho ?

Réponse

Ceux qui vérifient ∣z∣<ρ|z|<\rho.

62Question

Quelle est la définition du disque de rayon infini ?

Réponse

D(0,+∞)=CD(0,+\infty)=\mathbb C.

63Question

À quoi peuvent servir les développements de cos, ch et des autres fonctions considérées pour les nombres complexes ?

Réponse

À définir ces fonctions pour des nombres complexes.

64Question

Quelle fonction constitue un contre-exemple important à l’existence d’un développement en série entière ?

Réponse

La fonction égale à e−1/x2e^{-1/x^2} pour x≠0x\ne0 et prolongée convenablement en 00.

65Question

Quelle fonction le procédé de Borel faible construit-il à partir des sommes partielles UnU_n ?

Réponse

F(t)=∑tnn!UnF(t)=\sum \frac{t^n}{n!}U_n.

66Question

Quelle intégrale définit la somme par le procédé de Borel fort ?

Réponse

∫0+∞e−tG(t) dt\int_0^{+\infty} e^{-t}G(t)\,dt, avec G(t)=∑tnn!unG(t)=\sum \frac{t^n}{n!}u_n.

Teste-toi avec le QCM

Teste tes connaissances avec un QCM de 23 questions sur Séries entières et convergence.

1. Quelle forme doit avoir le terme général d’une série entière en la variable zz ?

2. Pour une série entière, on sait que la suite (∣an∣3n)\bigl(|a_n|3^n\bigr) est bornée. Quelle conclusion peut-on tirer pour la convergence lorsque ∣z∣=2|z|=2 ?

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