Convergence uniforme sur tout compact !

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Hazar
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Convergence uniforme sur tout compact !

par Hazar » 18 Juin 2012, 19:06

Bonjour, actuellement en classe de MP en pleine révision des oraux (ccp), je sèche (je m'énerve plutôt ) sur un exo qui me paraissait simple:

Soit la série de fonction : sum( (-x)^n /n ), x un réel

1) Etudier la convergence simple de cette série :

Avec le critère de D' Alambert, avec /x/ ma notation pour le module, pour /x/>1, divergence
et pour /x/<1 convergence ; En x=1, série alternée donc convergence et en x=-1, la série harmonique 1/n donc divergence

Ainsi convergence simple sur D=]-1,1] vers S

2)a) Etudier la convergence normale et uniforme sur D

Bon, pour la CVN : le sup du terme générale de la série sur D est égale à 1/n , on retrouve la série harmonique 1/n, pas de CVN.

Pour la CVU : Le sup du reste de la série est en particulier supérieur au reste évalué en -1 qui est supérieur à 0 car reste de la série 1/n.

2)b) La somme S est-elle continue ?

Voilà, là je bloque, n'ayant pas la CVU, il faut voir si on a ou non la convergence uniforme sur tout compact.

On regarde donc le sup du reste de la série sur [a,b] avec -1
Bon quand b différent de sa valeur limite, aucun problème, mais dans le cas contraire, je n'arrive à rien : (Déja, est-ce qu'il faut considéré le cas a=-1 ?( je ne pense pas mais bon)) et pour b=1, je n'arrive pas à prouver une convergence uniforme vers 0 (en faite, ce n'est pas sur que ça soit le cas mais je n'arrive pas à prouver le contraire non plus)

Voilà, il est aussi probable que je me sois trompé dans les questions précédentes, j'attends avec impatience vos retours !

Edit: Vu la tournure de la question, je pense que la réponse est qu'il n'y a pas continuité, je me demande donc si je n'ai pas zappé un théorème qui permettrait de conclure en une ligne.



Luc
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par Luc » 18 Juin 2012, 20:02

Bonjour Hazar,

c'est un très bon exercice de révision des différents types de convergence.
C'est OK jusqu'à 2)a) inclus.
Pour 2)b), tu étudies la CVU sur un compact [a,b] fixé. Il n'y a donc pas de valeur "limite" de a et b puisqu'ils sont fixés.
On ne peut pas avoir a=-1 puisque -1 n'est pas dans D.


Edit : je vérifie mon argument car il me paraît douteux.

Hazar
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par Hazar » 18 Juin 2012, 20:11

Luc a écrit:Bonjour Hazar,

Side note: comment justifies-tu la divergence de la série harmonique? (c'est classique)

Luc


Bonjour Luc,

Déjà merci pour cette réponse rapide. La divergence se justifie avec les séries de Riemann .

Alors ok pour le cas a=-1, Pour le b=1, j'avais en effet envisagé le CSSA, mais après réflexion, j'ai trouvé ça louche dans le cas d'une convergence uniforme de devoir invoquer des raisons différentes selon les valeurs d'une des bornes du compact.

Luc
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par Luc » 18 Juin 2012, 20:20

Ce qui est clair c'est que S est continue en tout puisqu'on peut construire un compact inclus dans D contenant x où la CVU d'une suite de fonctions continues a lieu.
Il reste : S est-elle continue en 1?
Il me semble que oui, mais il faut être prudent pour pouvoir appliquer le critère des séries alternées pour obtenir la majoration du reste: en effet il faut assurer le signe constant du terme général multiplié par (-1)^n. Il faut donc prendre un compact du type [0,1] par exemple. Je ne suis pas sûr à 100% de l'argument mais il me paraît assez solide.


Luc

Luc
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par Luc » 18 Juin 2012, 20:24

Hazar a écrit:Bonjour Luc,

La divergence se justifie avec les séries de Riemann .

Euh c'est-à-dire? Je ne suis pas convaincu du tout étant donné que la série harmonique est un cas particulier de série de Riemann. Il y a un argument très élégant (minoration d'un reste bien choisi par un nombre strictement positif).

Luc

Hazar
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par Hazar » 18 Juin 2012, 21:03

Luc a écrit:Euh c'est-à-dire? Je ne suis pas convaincu du tout étant donné que la série harmonique est un cas particulier de série de Riemann. Il y a un argument très élégant (minoration d'un reste bien choisi par un nombre strictement positif).

Luc


A vrai dire, "D'après le cours" Les séries du type 1/n^a convergent ssi a>1 (les séries de Riemann) ça se démontre avec les comparaisons séries/intégrales. Sinon on peut remarquer que S2n-Sn>1/2 (les suites des sommes partielles) pour conclure sur la divergence.

Pour le CSSA, je suis d'accord mais qu'en est-il des compacts du type [a,1], avec -1<a<0. On ne peut plus appliquer le CSSA sur le tout le compact, il faut donc trouver un autre argument visiblement.

Luc
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par Luc » 18 Juin 2012, 21:22

Hazar a écrit:A vrai dire, "D'après le cours" Les séries du type 1/n^a convergent ssi a>1 (les séries de Riemann) ça se démontre avec les comparaisons séries/intégrales. Sinon on peut remarquer que S2n-Sn>1/2 (les suites des sommes partielles) pour conclure sur la divergence.

Oui c'est ça.
Hazar a écrit:Pour le CSSA, je suis d'accord mais qu'en est-il des compacts du type [a,1], avec -1<a<0. On ne peut plus appliquer le CSSA sur le tout le compact, il faut donc trouver un autre argument visiblement.

Il n'y a pas besoin d'envisager ce cas, ce qu'on veut c'est montrer la continuité de S en un point donné. On peut donc choisir le compact que l'on veut, tant que celui-ci contient ce point.

Hazar
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par Hazar » 18 Juin 2012, 21:41

Luc a écrit:Oui c'est ça.

Il n'y a pas besoin d'envisager ce cas, ce qu'on veut c'est montrer la continuité de S en un point donné. On peut donc choisir le compact que l'on veut, tant que celui-ci contient ce point.


Exact. Merci pour ton aide Luc et bonne soirée.

Luc
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par Luc » 19 Juin 2012, 08:34

Petites précisions,

en fait S est même de classe C-infinie sur ]-1,1[ grâce aux théorèmes sur les séries entières.
Je pense que ce résultat s'étend à ]-1,1] pour les mêmes raisons que la continuité (séries alternées)
C'est un DSE(0) usuel, celui de

Luc

 

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