Déterminer le rayon de convergence de la série entière :

 

 

 

Etudier la convergence aux bornes de l’intervalle de convergence.

 

 

 

Analyse

 

Les coefficients ne posent pas de problème d’existence particulier. Leur forme suggère d’utiliser la règle de d’Alembert.

 

 

Résolution

 

Pour tout entier naturel n, posons : .

 

On a alors :

 

 

 

On a :  (fractions rationnelles).

 

On en déduit alors, d’après la règle de d’Alembert, que le rayon de convergence de la série entière est égal à 1.

 

Etudions maintenant la convergence aux bornes de l’intervalle de convergence.

 

Pour , on doit étudier la série .

Il s’agit d’une série à termes positifs (à partir de  ) et on a facilement : . La série  est de même nature que la série  qui est une série de Riemann divergente.

La série entière  diverge donc pour .

 

Pour , on doit étudier la série .

 

A partir de , les termes sont alternés. On montre facilement que la suite  est décroissante à partir de . Par ailleurs, d’après l’équivalent obtenu ci-dessus, elle converge vers 0. Le théorème spécial des séries alternées nous permet alors de conclure ue la série  converge.

La série entière  diverge donc pour .

 

 

 

Résultat final

 

La série entière  converge pour tout réel x de l’intervalle .