Édition de feuilles d'exercices

[concours/ex4783] escp S 2002

1. Pour \(n\in \mathbf{N}\), on pose \(I_n= \displaystyle\int_0^1 {x^n\over\sqrt{1-x}}\,dx\).

   Montrer que cette intégrale est convergente. Calculer \(I_0\) et \(I_1\).

   Étudier la monotonie de la suite \((I_n)\). En déduire sa convergence.

2. 1. Montrer que \((2n+1)I_{n}=2nI_{n-1}\) pour tout \(n\in \mathbf{N}^*\).

   2. En déduire la nature de la série de terme général \(v_n= \mathop{\mathchoice{\hbox{ln}}{\hbox{ln}}{\mathrm{ln}}{\mathrm{ln}}}\nolimits(I_{n}) - \mathop{\mathchoice{\hbox{ln}}{\hbox{ln}}{\mathrm{ln}}{\mathrm{ln}}}\nolimits(I_{n-1})\), puis la limite de la suite \((I_n)\).

3. Pour \(n \in \mathbf{N}\), on pose \(J_n =\sqrt n I_n\) et \(K_n = \sqrt{n+1}I_{n}\).

   Montrer que les suites \((J_n)\) et \((K_n)\) sont adjacentes.

   En déduire l’existence d’un réel \(\alpha\) strictement positif tel que \(I_n\sim\displaystyle{\alpha\over \sqrt n}\) au voisinage de \(+\infty\).

4. 1. A l’aide de la relation de récurrence de la question 2. a), trouver une expression de \(I_n\) utilisant \(\displaystyle{2n\choose n}\).

   2. On admettra la formule de Stirling  : au voisinage de \(+\infty\), \(n\,!\sim n^ne^{-n}\sqrt{2\pi n}\).

      Déterminer \(\alpha\).

[planches/ex7255] centrale PC 2021 Pour \(n\geqslant 2\), on pose \(a_n=\displaystyle\sum\limits_{k=2}^n\mathop{\mathchoice{\hbox{ln}}{\hbox{ln}}{\mathrm{ln}}{\mathrm{ln}}}\nolimits^2(k)\).

1. Déterminer un équivalent de \(a_n\) lorsque \(n\rightarrow+\infty\).

2. Quelle est la nature de la série de terme général \(\displaystyle{1\over a_n}\) ?

3. Soit \((u_n)_{n\in\mathbf{N}}\) une suite strictement positive qui tend vers \(+\infty\). Peut-on affirmer que la série de terme général \(\displaystyle{1\over u_0+u_1+\cdots+u_n}\) converge ?

[planches/ex7863] polytechnique, espci PC 2022 Soient \(\alpha\), \(\beta\) deux réels. Pour \(n\geqslant 2\), on pose \(f_\beta(n)=\displaystyle\sum\limits_{k=2}^n(\mathop{\mathchoice{\hbox{ln}}{\hbox{ln}}{\mathrm{ln}}{\mathrm{ln}}}\nolimits k)^\beta\).

1. Étudier la convergence de la série \(\displaystyle\sum\limits{n^\alpha\over f_2(n)}\).

2. Plus généralement, étudier la série \(\displaystyle\sum\limits{n^\alpha\over f_\beta(n)}\).

3. On suppose \(\alpha>0\). Déterminer un équivalent de \(\displaystyle\sum\limits_{k=1}^n{n^\alpha\over f_2(n)}\) quand \(n\longrightarrow+\infty\).

[concours/ex7956] centrale PC 2008 Déterminer la nature de la série de terme général \(u_n=\displaystyle\sum\limits_{k=0}^n{1\over k^2+(n+k)^2}\).

[concours/ex8070] mines MP 2009 Nature de la série de terme général \(u_n=\displaystyle{1\over n^\alpha}\left(\displaystyle\sum\limits_{k=1}^n(\mathop{\mathchoice{\hbox{ln}}{\hbox{ln}}{\mathrm{ln}}{\mathrm{ln}}}\nolimits k)^{1/3}\right)\) ?