Tag Archives: Séries entières

Pavage par des dominos

Soit {{\mathcal U}_{n}} une surface rectangulaire de 4*n cases.
Soit {u_{n}} le nombre de façons de remplir {{\mathcal U}_{n}} par des dominos (horizontaux ou verticaux).
On voit ci-dessous un exemple de remplissage du rectangle {{\mathcal U}_{9}}.
article-28-01-17-fig1

  1. 1. Trouver une relation de récurrence vérifiée par les {u_{n}}.
    Indication : comment la dernière colonne a-t-elle été remplie?
  2. 2. Écrire une fonction Python permettant de calculer {u_n}.
    Vérifier, par exemple, que {u_{30}=21096536145301}.
  3. 3. On définit le polynôme {P(x)=x^4-x^3-5x^2-x+1}
    Déterminer les racines {x_{1}\lt x_{2}\lt x_{3}\lt x_{4}} de P.
    Vérifier numériquement avec Python.
  4. Prouver que : {\forall\, n\in\mathbb{N},\;u_{n}=\dfrac1{\sqrt{29}}(-x_{1}^{n+1}-x_{2}^{n+1}+x_{3}^{n+1}+x_{4}^{n+1})}
  5. 4. Montrer que, sur un intervalle à préciser: {\displaystyle\sum_{n=0}^{+\infty}u_{n}x^n=\dfrac{1-x^2}{P(x)}}


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DSE de arctan(1+x)

Développer
{f\colon x\mapsto \text{arctan}(1+x)} en série entière au voisinage de 0.

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Exp(A), avec A antisymétrique

Soient {(a, b, c)\in\,\mathbb{R}^{3}} et {A =\begin{pmatrix}0&-c&b\\ c& 0& a\\-b&-a&0\end{pmatrix}\in {\mathcal M}_{3}(\mathbb{R})}.
1. Montrer qu’il existe {\,\theta\in\mathbb{R}} tel que {A^{3}=-\,\theta A}.
2. Montrer que : {\forall\, n\in\,\mathbb{N}^{*},\;A^{2n}=(-\,\theta)^{n-1}A^{2}}.
3. On pose {S_{n}=\displaystyle\sum_{k=0}^{n}\dfrac{1}{k!}A^{k}}. Montrer que {S_{\infty}= \displaystyle\lim_{n\rightarrow+\infty}S_{n}} existe.
\quadCalculer {(\alpha,\beta) \in\,\mathbb{R}^{2}} tels que {S_{\infty} = I_{3} + \alpha A + \beta A^{2}}.

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Involutions et séries entières

Soit {X} un ensemble fini.
On dit que {f\colon X \rightarrow X} est une involution de {X} si {f\circ f = \text{Id}}.
Pour {n\in\mathbb{N}}, on note {I_{n}} le nombre d’involutions de {[\![1,n]\!]} avec {I_{0} = 1}.

1. Calculer {I_{1},I_{2},I_{3}}. Montrer que : {\forall\, n\in\,\mathbb{N}^*,\;I_{n+1}=I_{n}+nI_{n-1}}.
2. Montrer que la série entière {S\colon x\mapsto\displaystyle\sum_{n=0}^{+\infty}\dfrac{I_{n}}{n!}x^{n}} possède un rayon {R > 0}.
3. Calculer {(1 + x)S(x)} et en déduire {S(x)} et {I_{n}}.


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Développement en série entière

Déterminer le rayon de convergence de {g:x\mapsto \exp\biggl(\displaystyle\sum_{n= 1}^{+\infty}\dfrac{x^n}{n^2}\biggr)}.

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Une série génératrice

Soit {a_n} le coefficient de {X^n} dans {(X^2\!+\!X\!+\!1)^n}. En particulier {a_0=a_1=1}.
Soit {R} le rayon de convergence de {f(x)=\displaystyle\sum_{n\geq0}a_nx^n}. Montrer {R\ge\dfrac{1}{3}}.
On admet la relation : {\forall n\ge 2,\;\;na_n=(2n\!-\!1)a_{n-1}+3(n\!-\!1)a_{n-2}}
(pour une preuve de ce résultat, voir l’article du 2/12/16)
Déterminer {R} et exprimer {f(x)} à l’aide de fonctions usuelles.

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La somme des x^n/(3n+1)

Déterminer le rayon de convergence et la somme de x\mapsto \displaystyle\sum_{n=0}^{+\infty}\dfrac{x^n}{3n+1}.

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