[Entraînement] Somme des inverses des carrés d'entiers

Réponses à toutes vos questions de la 2nde à la Terminale toutes séries
Zweig
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[Entraînement] Somme des inverses des carrés d'entiers

par Zweig » 14 Fév 2009, 21:24

Salut,

Suite au topic http://www.maths-forum.com/showthread.php?t=80719, je propose cet exercice faisable par un T°S, qui n'est pas très facile, visant à démontrer l'égalité suivante :

[CENTER][/CENTER]

On admettra qu'un polynôme de degré à coefficients réels ou complexes admet au plus racines (théorème d'Alembert-Gauss) et que si il admet racines distinctes alors avec le coefficient de dans P.

1. Montrer que est majorée par 2 et qu'elle converge.

2. On définit . Préciser son ensemble de définition et montrer que .Justifier que est l'image du graphe de la fonction par une transformation simple que l'on précisera.

3.

a) Soit . Montrer qu'il existe un unique polynôme tel que, pour tout :
[CENTER] [/CENTER]

b) Montrer que les racines de sont les réels , avec et qu'elles sont deux à deux distinctes.

c) Montrer que

4.

a) Montrer que pour tout ,

b) En déduire la limite de



Skrilax
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par Skrilax » 14 Fév 2009, 23:39

Re,

j'ai un peu avancé dans l'exo mais j'avais un doute par rapport à la question 1)

J'ai trouvé une démonstration par récurrence qui marche :

On prends

J'en ai une deuxième mais je sais pas si elle est valable, quelqu'un pourrait-il confirmer ?


Avec n = 1 :

Soit n naturel, on suppose Pn vraie blabla..

On a : Soit P_n+1.

Alors ?

Skrilax
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par Skrilax » 15 Fév 2009, 12:53

Bonjour. J'ai trouvé la question 3.a vraiment dure. Mais du coup je me demande si je me suis pas compliqué la vie.

Voici le polynôme que j'ai trouvé :











:hum:

C'est bon ?
Par ailleurs je n'ai pas réussi à démontrer l'unicité

Matt_01
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par Matt_01 » 15 Fév 2009, 15:06

Attention l'exercice ne demande pas de déterminer ce polynôme ! Ce serait peut-être même inutile de l'avoir.
J'imagine que par une récurrence d'ordre 2 (où même d'ordre 1, mais j'imagine que ca va être compliqué de manipuler les cosinus dans ce cas) ca peut pouvoir se faire comme pour les polynômes de Tchebychev.


Ceci dit, l'exercice est sympa :)

Zweig
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par Zweig » 15 Fév 2009, 15:29

Salut,

Le polynôme recherché est :

avec

Indice : Utiliser la formule de Moivre.

En faisant le changement de variable , on retombe dessus.

Zweig
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par Zweig » 16 Fév 2009, 20:55

Petit up :++:

Skrilax
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par Skrilax » 16 Fév 2009, 22:13

-EDIT-

bug dsl

Skrilax
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par Skrilax » 16 Fév 2009, 22:15

Bon allez je latexise ma solution :

On part de la formule de Moivre :



On introduit notre dénominateur :



Soit :

Soit :

Voilà et donc on a plus qu à déterminer un polynôme Pn(cot(x)²) qui est égal à la partie imaginaire du membre de droite et c'est bon.

Alors on développe grâce à la formule du binôme de Newton :



On va distinguer les cas où k est pair et les cas où k impairs. en en effet lorsque k est pair, est réel.

On pose j tel que k = 2j+1 et j' tel que k = 2j'

On a :

Donc la 2eme somme du membre de droite, i.e ce qui nous intéresse (la première, c'est que du réel donc on en tient pas compte) vaut :



On peut mettre un i en facteur, il reste i^2j qui se transforme en (-1)^j. On réussit aussi à retrouver notre cot² :zen: : ça fait :



Voilà donc on a trouvé ce polynôme :



Qui est tel que :



Le plus dur pour moi a été d'avoir l'idée de distinguer les valeurs de k, et de pas me tromper dans les valeurs de départ et d'arrivée des différentes sommes.

Maintenant question : Comment démontre-t-on l'unicité ? :hum:

Zweig
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par Zweig » 16 Fév 2009, 22:34

Oui c'est ça, perso je n'ai pas eu besoin de faire des disjonctions de cas, mais peut importe :++:.

Skrilax
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par Skrilax » 16 Fév 2009, 22:48

Ah ? qu'est-ce que t'as fait alors ? (le principe)

Et pour l'unicité ?

Zweig
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par Zweig » 24 Fév 2009, 00:40

Salut,

Dommage que mon problème n'ait pas plus intéressé que ça ^^ Bon, j'ai écrit ma solution dans un [url="http://www.uniontvdfrance.com/images/divers/cg_complexes2.pdf"]fichier PDF[/url] (exercice 2), par contre je n'arrive plus à compiler donc pour le moment les deux dernières questions sont en suspend, mais de toute manière vous avez les réponses aux questions les plus délicates, les deux dernières questions découlant des précédentes.

Toute correction est, d'ailleurs, la bienvenue.

Zweig
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par Zweig » 24 Fév 2009, 16:58

Salut,

Voici la version finale du PDF avec toutes les réponses à l'exercice. Ouf, ce fut éprouvant (la rédaction), perso j'ai bien aimé ce problème car il permet de démontrer un résultat vraiment non trivial grâce à des outils des plus élémentaires (bon ok, en admettant un "gros" théorème, mais bon ...)

http://www.uniontvdfrance.com/images/divers/cg_complexes_fin.pdf

Toute correction est la bienvenue.

 

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