Ici, on profite d'avoir la
décomposition en éléments simples
pour pouvoir mettre quelques séries sous forme de
série téléscopique, ce qui permet de
calculer leur somme.
Comme illustration, reprenons un exemple que nous avions traité
ici:
\[
\sum_{n\geqslant 1}
\frac{1}{k(k+1)}
\]
Si on fait une décomposition en éléments simples du terme général,
\[
\frac{1}{k(k+1)}
=\frac{A}{k}+\frac{B}{k+1}\,,
\]
on trouve \(A=-B=1\). Ainsi le terme général de notre série peut
s'écrire \(a_k=x_k-x_{k+1}\), où \(x_k=\frac{1}{k}\).
Donc la \(n\)-ème somme partielle de la série se calcule en téléscopant:
\[\begin{aligned}
s_n
&=a_1+a_2+\cdots+a_n\\
&=(x_1-x_2)+(x_2-x_3)+\cdots+(x_n-x_{n+1})\\
&=x_1-x_{n+1}\\
&=1-\frac{1}{n+1}
\end{aligned}\]
On a donc:
\[
\sum_{n\geqslant 1}
\frac{1}{k(k+1)}
=\lim_{n\to\infty}s_n=1
\]
Pour 4.
Le terme général peut aussi s'écrire comme une différence, même si elle n'est
pas forcément du type \(x_k-x_{k+1}\), et un téléscopage peut aussi se faire.
Écrire clairement la somme partielle et voir comment les termes se compensent.