Mathématiques

Question

prouvez que :
2²+4²+6²+8²+......+ (2n)² = 2/3 n (n+1)
par recurrence et par la somme telescopique.

1 Réponse

  • La bonne formule est 2²+4²+6²+...+n²=2/3*n(n+1)(2n+1)
    On note Sn cette série.
    On voit que chaque terme de la série est de la forme (2k)²=4*k²
    On a donc Sn=4(1²+2²+3²+...+n²).
    Il faut donc démontrer que Sn/4=1²+2²+3²+...+n²=n(n+1)(2n+1)/6
    Démonstration par récurrence :
    Pour n=1, 1²=1(1+1)(2+1)/6=2*3/6=1
    C'est vérifié pour n=1
    Supposons qu'au rang n, on ait :
    1²+2²+...+n²=n(n+1)(2n+1)/6
    Alors 1²+2²+...+n²+(n+1)²=n(n+1)(2n+1)/6+(n+1)²
    n(n+1)(2n+1)/6+(n+1)²=((n²+n)(2n+1)+6(n²+2n+1))/6=(2n³+n²+2n²+n+6n²+12n+6)/6
    n(n+1)(2n+1)/6+(n+1)²=(2n³+9n²+13n+6)/6
    Or (n+1)(n+2)(2n+3)=(n²+2n+n+2)(2n+3)=2n³+3n²+4n²+6n+2n²+3n+4n+6
    (n+1)(n+2)(2n+3)=2n³+9n²+13n+6
    Donc n(n+1)(2n+1)/6+(n+1)²=(n+1)(n+2)(2n+3)/6
    On a donc bien quelque soit n : 1²+2²+...+n²=n(n+1)(2n+1)/6
    Soit Sn/4=4n(n+1)(2n+1)/6=2/3*n(n+1)(2n+1)

    Démonstration par somme télescopique :
    n²=((n+1)³-n³-3n-1)/3=((n+1)³-n³)/3-n-1/3
    Donc 1²+2²+...+n²=((n+1)³-1³)/3-(1+2+...+n)-n/3
    Or on sait que 1+2+...+n=n(n+1)/2
    Donc
    1²+2²+...+n²=(n³+3n²+3n)/3-n(n+1)/2-n/3
    1²+2²+...+n²=(2n³+6n²+6n-3n(n+1)-2n)/6
    1²+2²+...+n²=(2n³+3n²+n)/6=n(2n²+3n+1)/6
    1²+2²+...+n²=n(2n²+n+2n+1)/6=n((n(2n+1)+(2n+1))/6
    1²+2²+...+n²=n(n+1)(2n+1)/6
    On a donc Sn/4=n(n+1)(2n+1)/6
    et Sn=2/3*n(n+1)(2n+1)

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