Somme Geometrique
1. **Énoncé du problème** : On considère la suite $(s_n)$ définie par
$$s_n = 1 + \frac{1}{3} + \frac{1}{3^2} + \cdots + \frac{1}{3^n}.$$
2. **Écriture avec le symbole somme** :
On peut écrire $s_n$ sous forme de somme :
$$s_n = \sum_{k=0}^n \frac{1}{3^k}.$$
3. **Expression de $s_n$ en fonction de $n$** :
C'est une somme géométrique de raison $q = \frac{1}{3}$ et de premier terme $a = 1$.
La formule de la somme partielle est :
$$s_n = a \frac{1 - q^{n+1}}{1 - q} = \frac{1 - \left(\frac{1}{3}\right)^{n+1}}{1 - \frac{1}{3}}.$$
Calculons le dénominateur :
$$1 - \frac{1}{3} = \frac{2}{3}.$$
Donc
$$s_n = \frac{1 - \left(\frac{1}{3}\right)^{n+1}}{\frac{2}{3}} = \frac{3}{2} \left(1 - \frac{1}{3^{n+1}}\right).$$
4. **Calcul de la limite de $s_n$ quand $n \to +\infty$** :
Puisque $\left(\frac{1}{3}\right)^{n+1} \to 0$ quand $n \to +\infty$, on obtient :
$$\lim_{n \to +\infty} s_n = \frac{3}{2} (1 - 0) = \frac{3}{2}.$$
**Réponse finale** :
$$s_n = \sum_{k=0}^n \frac{1}{3^k} = \frac{3}{2} \left(1 - \frac{1}{3^{n+1}}\right) \quad \text{et} \quad \lim_{n \to \infty} s_n = \frac{3}{2}.$$