Flashcards : Séries numériques — 44 cartes

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1Question

Qu'est-ce qu'une suite réelle ?

Réponse

Une fonction u : N → R notée (un)n≥0(u_n)_{n≥0}.

2Question

Quelle condition définit la convergence d'une suite vers ℓ ?

Réponse

Pour tout ε > 0, il existe N ≥ 0 tel que pour n ≥ N, |u_n − ℓ| ≤ ε.

3Question

Quand une suite est-elle monotone ?

Réponse

Si elle est croissante ou décroissante.

4Question

Quelle inégalité caractérise une suite croissante ?

Réponse

un+1u_{n+1} ≥ u_n.

5Question

Quand une suite croissante converge-t-elle ?

Réponse

Si et seulement si elle est majorée.

6Question

Quelle est la limite d'une suite croissante convergente ?

Réponse

La limite est supn≥0unsup_{n≥0} u_n.

7Question

Quelles conditions définissent deux suites adjacentes ?

Réponse

La première est croissante, la seconde décroissante, et leur différence tend vers 0.

8Question

Que vérifient deux suites adjacentes convergentes ?

Réponse

Elles convergent vers la même limite ℓ avec u_n ≤ ℓ ≤ v_n pour tout n.

9Question

Qu'est-ce qu'une suite de Cauchy ?

Réponse

Une suite où pour tout ε>0, |u_p−u_q| ≤ ε pour p,q assez grands.

10Question

Quand une suite converge-t-elle dans R ?

Réponse

Si et seulement si elle est de Cauchy.

11Question

Qu'est-ce qu'une fonction strictement contractante ?

Réponse

Une fonction f avec un k<1 telle que |f(x)−f(y)| ≤ k|x−y|.

12Question

Que produit la suite définie par u_0=x et un+1=f(un)u_{n+1}=f(u_n) pour f contractante ?

Réponse

Une suite de Cauchy qui converge vers un point fixe.

13Question

Quelle propriété a le point fixe ℓ_x pour une fonction strictement contractante ?

Réponse

Il est unique.

14Question

Quel théorème est associé à la convergence de la suite pour une fonction contractante ?

Réponse

Le théorème du point fixe de Picard.

15Question

Qu'est-ce qu'une série numérique ?

Réponse

Une suite des sommes partielles Sn=∑k=0nukS_n = \sum_{k=0}^n u_k d'un terme général (un)(u_n).

16Question

Quelle formule donne la somme partielle SnS_n de la série géométrique pour x≠1x \neq 1 ?

Réponse

Sn=1−xn+11−xS_n=\frac{1-x^{n+1}}{1-x}.

17Question

Que vaut la somme partielle SnS_n de la série géométrique pour x=1x=1 ?

Réponse

Sn=n+1S_n = n+1.

18Question

Quelle condition caractérise la convergence de la série géométrique ∑n≥0xn\sum_{n\ge0} x^n ?

Réponse

Elle converge si et seulement si ∣x∣<1|x|<1.

19Question

Quelle est la somme de la série géométrique convergente ∑n≥0xn\sum_{n\ge0} x^n ?

Réponse

11−x\frac{1}{1-x}.

20Question

Que se passe-t-il pour la série géométrique si x≥1x \geq 1 ?

Réponse

Elle diverge vers +∞+\infty.

21Question

Que vaut la limite du terme général d'une série convergente ?

Réponse

Elle converge vers 0.

22Question

Quelle série montre que la réciproque de "terme général tend vers 0" est fausse ?

Réponse

La série harmonique ∑n≥11n\sum_{n\ge1} \frac{1}{n}.

23Question

Qu'est-ce qu'une série à termes positifs ?

Réponse

Une série dont chaque terme u_n est supérieur ou égal à zéro.

24Question

Quand une série à termes positifs converge-t-elle ?

Réponse

Si et seulement si sa suite de sommes partielles est majorée.

25Question

Pour quelle valeur de α la série de Riemann ∑1/n^α converge-t-elle ?

Réponse

Elle converge si α est strictement supérieur à 1.

26Question

Que se passe-t-il pour la série harmonique α=1 ?

Réponse

Elle diverge à vitesse logarithmique.

27Question

Que signifie u_n=O(v_n) pour deux séries à termes positifs ?

Réponse

Qu'u_n est bornée par une constante fois v_n pour n grand.

28Question

Que déduit-on si ∑v_n converge et u_n=O(v_n) ?

Réponse

Alors la série ∑u_n converge aussi.

29Question

Que dit le critère de d’Alembert pour une série à termes strictement positifs ?

Réponse

Si limn→∞un+1/un=ℓlim_{n→∞}u_{n+1}/u_n=ℓ, la série converge si ℓ<1 et diverge si ℓ>1.

30Question

Que dit le critère de Cauchy pour une série à termes strictement positifs ?

Réponse

Si limn→∞(un)1/n=ℓlim_{n→∞}(u_n)^{1/n}=ℓ, la série converge si ℓ<1 et diverge si ℓ>1.

31Question

Qu'est-ce qu'une série absolument convergente ?

Réponse

Une série dont la série des valeurs absolues converge.

32Question

Quelle propriété relie convergence absolue et convergence ?

Réponse

Toute série absolument convergente est convergente.

33Question

Comment se définit une série alternée ?

Réponse

Une série dont le terme général est (−1)nun(-1)^n u_n avec unu_n positif.

34Question

Sous quelles conditions une série alternée converge-t-elle ?

Réponse

Si unu_n est décroissante, positive et tend vers 0.

35Question

Que peut-on dire de la somme de deux séries convergentes ?

Réponse

Elle est convergente.

36Question

Quand le produit de convolution de deux séries est-il convergent ?

Réponse

Si l’une des deux séries est absolument convergente.

37Question

Qu'est-ce qu'une série double de terme général ui,ju_{i,j} ?

Réponse

C'est la famille des sommes rectangulaires Sn,m=∑i=0n∑j=0mui,jS_{n,m}=\sum_{i=0}^n\sum_{j=0}^m u_{i,j}.

38Question

Que peut-on faire avec les sommations d'une série double à termes positifs ?

Réponse

On peut intervertir les deux sommations même si elles sont infinies.

39Question

Quelle condition suffit pour intervertir les sommations d'une série double générale ?

Réponse

La condition ∑i≥0∑j≥0∣ai,j∣<∞\sum_{i\ge0}\sum_{j\ge0}|a_{i,j}|<\infty suffit.

40Question

Quelle est la somme de la série double ∑i≥0∑j≥0xiyj\sum_{i\ge0}\sum_{j\ge0} x^i y^j pour x,y∈[0,1[x,y\in[0,1[ ?

Réponse

Elle vaut 1(1−x)(1−y)\frac{1}{(1-x)(1-y)}.

41Question

Quelle inégalité relie ∑unp\sum u_n^p et (∑un)p\left(\sum u_n\right)^p pour une suite positive ?

Réponse

Pour toute suite positive (u_n) et entier p≥2, ∑n≥0unp≤(∑n≥0un)p\sum_{n\ge0}u_n^p\le\left(\sum_{n\ge0}u_n\right)^p.

42Question

Que déduit-on si la série ∑unp\sum u_n^p converge pour p≥2 ?

Réponse

La série ∑un\sum u_n converge.

43Question

Quelle série converge pour illustrer la comparaison entre ∑1/n4\sum 1/n^4 et (∑1/n2)2\left(\sum 1/n^2\right)^2 ?

Réponse

La série ∑n≥11/n2\sum_{n\ge1} 1/n^2 converge.

44Question

Quelle inégalité illustre la comparaison entre ∑1/n4\sum 1/n^4 et (∑1/n2)2\left(\sum 1/n^2\right)^2 ?

Réponse

On a ∑n≥11n4≤(∑n≥11n2)2\sum_{n\ge1} \frac{1}{n^4} \le \left(\sum_{n\ge1} \frac{1}{n^2}\right)^2.

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Teste tes connaissances avec un QCM de 25 questions sur Séries numériques.

1. Quelle description définit correctement une suite réelle $(u_n)_{n\ge 0}$ ?

2. Quelle condition exprime qu’une suite $(u_n)$ converge vers un réel ℓ\ell ?

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