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salut j'ai un exercice sur les séries que j'ai du mal à résoudre
On considère la série : Σ n/((n^2-)1))^2
n=>2
1. Quel est sa nature ?
2.Décomposer le en terme général en fonction de 1/(n+1)^2 et 1/(n-1)^2
3. En déduire la somme de la série en utilisant des changements d'indice.

Je vous remercie d'avance !

Sagot :

Réponse :

Salut !

1. Le terme général de la série  [tex]\displaystyle \sum_{n\geqslant 2} \dfrac{n}{(n^2-1)^2}[/tex] est équivalent à [tex]\dfrac{1}{n^3}[/tex] quand n tend vers l'infini. Par théorème de comparaison des séries à termes positifs, cette série converge (comparaison à une série de Riemann convergente).

2. [tex]\dfrac{n}{(n^2-1)^2} = \dfrac{n}{(n+1)^2(n-1)^2} = \dfrac{-1}{4(n+1)^2} + \dfrac{1}{4(n-1)^2}[/tex]

3. [tex]\displaystyle \sum_{n=2}^{+\infty} \dfrac{n}{(n^2-1)^2} = \displaystyle \sum_{n=2}^{+\infty} \dfrac{-1}{4(n+1)^2} + \sum_{n=2}^{+\infty} \dfrac{1}{4(n-1)^2}[/tex] (on peut écrire ça parce que les 2 séries sont convergentes).

Avec changement d'indice :

[tex]\displaystyle \sum_{n=2}^{+\infty} \dfrac{n}{(n^2-1)^2} = \displaystyle -\dfrac14\sum_{n=3}^{+\infty} \dfrac{1}{n^2} + \dfrac14 \sum_{n=1}^{+\infty} \dfrac{1}{n^2}[/tex]

puis, en notant [tex]\displaystyle\sum_{n=1}^{+\infty} \dfrac{1}{n^2} = S[/tex], (en réalité [tex]S = \dfrac{\pi^2}{6}[/tex]), on a :

[tex]\displaystyle \sum_{n=2}^{+\infty} \dfrac{n}{(n^2-1)^2} = -\dfrac14 \left(S - \dfrac14 - 1\right) + \dfrac14 \times S[/tex]

donc finalement :

[tex]\displaystyle \sum_{n=2}^{+\infty} \dfrac{n}{(n^2-1)^2} = \dfrac{17}{16}[/tex]