Somme Telescopique F635D3
1. **Énoncé du problème :**
Calculer $S_n = \sum_{k=2}^n \frac{1}{k^2 - k}$ pour $n \geq 2$.
2. **Décomposition en éléments simples :**
On cherche $A$ et $B$ tels que
$$\frac{1}{(k-1)k} = \frac{A}{k-1} + \frac{B}{k}.$$
En multipliant par $(k-1)k$, on obtient
$$1 = A k + B (k-1) = (A + B)k - B.$$
Pour que cette égalité soit vraie pour tout $k$, on identifie les coefficients :
- Coefficient de $k$ : $A + B = 0$
- Terme constant : $-B = 1$
Donc $B = -1$ et $A = 1$.
3. **Expression de $S_n$ :**
On a
$$S_n = \sum_{k=2}^n \frac{1}{k^2 - k} = \sum_{k=2}^n \left( \frac{1}{k-1} - \frac{1}{k} \right).$$
Ceci est une somme télescopique :
$$S_n = \left( \frac{1}{1} - \frac{1}{2} \right) + \left( \frac{1}{2} - \frac{1}{3} \right) + \cdots + \left( \frac{1}{n-1} - \frac{1}{n} \right).$$
Tous les termes intermédiaires s'annulent, il reste
$$S_n = 1 - \frac{1}{n}.$$
4. **Calcul de la limite :**
$$\lim_{n \to +\infty} S_n = \lim_{n \to +\infty} \left(1 - \frac{1}{n} \right) = 1.$$