Exercice SSN 55

Exercice Publié par admin le 1 mai 2026
Bac Sciences MathĂ©matiques & LycĂ©e Suites et sĂ©ries numĂ©riques ÉnoncĂ© avec corrigĂ© dĂ©taillĂ©

Conseil méthodologique : Cherchez attentivement cet exercice au brouillon pendant 15 à 30 minutes avant de consulter la solution détaillée ci-dessous.

ÉnoncĂ© de l'exercice :

  1. Pour tout $ z \in \mathbb{C} $, déterminer si les sommes suivantes existent et calculer leurs valeurs éventuelles :
    1. $ \sum_{n=1}^{+\infty} z^{2n-1} $
    2. $ \sum_{n=0}^{+\infty} \frac{z^{2n}}{(2n)!} $
    3. $ \sum_{n=0}^{+\infty} n \frac{z^n}{n!} $
    4. $ \sum_{n=0}^{+\infty} n^2 \frac{z^n}{n!} $
    5. $ \sum_{n=0}^{+\infty} n^3 \frac{z^n}{n!} $
Solution Détaillée & Corrigé Pas à Pas Corrigé complet
  1. Convergence et calcul des sommes pour $ z \in \mathbb{C} $
      • Il s'agit d'une sĂ©rie gĂ©omĂ©trique de raison $ z^2 $. Le domaine de dĂ©finition de la somme est $ \{z \in \mathbb{C} \mid |z| < 1\} $.
      • Pour $ |z| < 1 $ : \[ \sum_{n=1}^{+\infty} z^{2n-1} = z \sum_{n=0}^{+\infty} (z^2)^n = \frac{z}{1 - z^2} \]

      • Il s'agit de la sĂ©rie exponentielle restreinte aux termes pairs. Le domaine de dĂ©finition de la somme est $ \mathbb{C} $.
      • Pour tout $ z \in \mathbb{C} $ : \[ \sum_{n=0}^{+\infty} \frac{z^{2n}}{(2n)!} = \frac{e^z + e^{-z}}{2} = \cosh(z) \]

      • Le domaine de dĂ©finition de la somme est $ \mathbb{C} $. Le premier terme s'annule.
      • Pour tout $ z \in \mathbb{C} $ : \[ \sum_{n=0}^{+\infty} n \frac{z^n}{n!} = \sum_{n=1}^{+\infty} \frac{z^n}{(n-1)!} = z \sum_{k=0}^{+\infty} \frac{z^k}{k!} = z e^z \]

      • Le domaine de dĂ©finition de la somme est $ \mathbb{C} $.
      • On utilise la relation $ n^2 = n(n-1) + n $ : \begin{align*} \sum_{n=0}^{+\infty} n^2 \frac{z^n}{n!} &= \sum_{n=2}^{+\infty} \frac{z^n}{(n-2)!} + \sum_{n=1}^{+\infty} \frac{z^n}{(n-1)!} \\ &= z^2 e^z + z e^z \\ &= (z^2 + z) e^z \end{align*}

      • Le domaine de dĂ©finition de la somme est $ \mathbb{C} $.
      • On dĂ©compose $ n^3 $ sous la forme $ n(n-1)(n-2) + 3n(n-1) + n $ : \begin{align*} \sum_{n=0}^{+\infty} n^3 \frac{z^n}{n!} &= \sum_{n=3}^{+\infty} \frac{z^n}{(n-3)!} + 3\sum_{n=2}^{+\infty} \frac{z^n}{(n-2)!} + \sum_{n=1}^{+\infty} \frac{z^n}{(n-1)!} \\ &= z^3 e^z + 3z^2 e^z + z e^z \\ &= (z^3 + 3z^2 + z) e^z \end{align*}