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Colles de mathématiques

Rayon de convergence


Sujet


Déterminer le rayon de convergence de la série entière   ∑ n≥1 an zn, pour a≥0.

Corrigé de l'exercice de maths: Séries entières

Correction


Pour $a=0$ le terme général est nul et la série converge trivialement pour tout $z$.

Pour $a\not=0$, on applique la règle de d'Alembert à $u_n=a^{\sqrt{n}}|z|^n$:
\[\frac{u_{n+1}}{u_n}=|z|a^{\sqrt{n+1}-\sqrt{n}}\]

Or,
\[\begin{array}{ll}\sqrt{n+1}-\sqrt{n}&=\sqrt{n}\big((1+1/n)^{1/2}-1)\\[.7em] &=\sqrt{n}\left(1+\frac{1}{2n}-1+o\left(\frac1n\right)\right)\to 0\enar\]

Ainsi, on obtient que
\[\frac{u_{n+1}}{u_n}\to |z|a^0=|z|\]

et on en déduit que la série converge absolument pour $|z|<1$ et diverge pour $|z|>1$.
Le rayon de convergence de la série entière est donc 1.