Premièrement, puisque (an) est positive, on remarque que (bn) est bien définie (∀n∈N,1+an=0) et positive.
Cas n°1 : Si (an) converge vers 0.
On a alors bnn→+∞∼1an=an
Comme (an) et (bn) sont deux suites positives et équivalentes, on en déduit que ∑an et ∑bn sont de même nature.
Cas n°2 : Si (an) ne converge pas vers 0.
On a : ∃ε>0,∀n0∈N,∃n⩾n0,∣an−0∣>ε
On fixe un tel ε.
Cette proposition permet de dire qu’il existe une sous-suite (aφ(n)) de (an) minorée par ε>0.
Cas n°2.1 : Si (aφ(n)) est majorée
(aφ(n)) est majorée et minorée donc bornée, ainsi par le théorème de Bolzano-Weierstrass, on peut extraire une sous-suite convergente (aφ(ψ(n))) dont sa limite est notée ℓ.
Comme (aφ(n)) est minorée par ε, en particulier (aφ(ψ(n))) est minorée par ε.
Donc on a ℓ⩾ε>0
Ainsi par opérations sur les limites : bφ(ψ(n))=1+aφ(ψ(n))aφ(ψ(n))n→+∞⟶1+ℓℓ=0
Cas n°2.2 : Si (aφ(n)) n’est pas majorée
On a : ∀M>0,∃n∈N,an>M
Cette proposition permet de dire qu’il existe une sous-suite (aφ(ψ(n))) divergente vers +∞
bφ(ψ(n))n→+∞∼aφ(ψ(n))aφ(ψ(n)=1
Conclusion du cas n°2 :
Dans les deux cas, comme (bφ(ψ(n))) ne converge pas vers 0, (bn) ne converge pas vers 0.
Ainsi, puisque (an) et (bn) ne convergent pas vers 0, les séries ∑an et ∑bn sont toutes deux grossièrement divergentes.
Conclusion geˊneˊrale :
Quels que soient les cas, ∑an et ∑bn sont de même nature.
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