Heurs et malheurs de la somme d’une série


Bertrand Hauchecorne

Si l’on peut attribuer une somme à toute série convergente, qu’en est-il des séries divergentes ? L’orthodoxie mathématique affirme qu’elles ne peuvent recevoir de valeur. Pourtant, Leibniz et Euler ont suggéré quelques pistes. Par la suite, Poisson, Frobenius ou encore Borel ont franchi un interdit.

Pour une série convergente, la notion de somme n’a jamais fait débat. Comme rappelé dans l’article précédent, en partant d’une suite de réels (un)n ≥ 0 et en notant (Sn) n ≥ 0, la suite des sommes partielles associée, où Sn = u0 + u1 + u2 +… + un, on dit que la série Σ un converge si la suite (Sn)n ≥ 0 converge vers une limite S, que l’on appelle la somme de la série.

En revanche, dès les premières études de séries, certains savants ont cherché à attribuer une somme à des séries non convergentes, en introduisant des définitions qui généralisent les propriétés des séries convergentes. Par exemple, trouver une somme à la série de Grandi, Σ (‒1)n, bien évidemment divergente, a été un objet de discussion ; Grandi lui-même, tout comme Leibniz et Euler après lui, lui ont attribué la somme 1/2 par différents procédés (voir En Bref « Petite histoire de la série de Grandi »).

 

Sylvestre-François Lacroix (1765‒1843), médaillon de David d’Angers.

 

Dans son Traité du calcul différentiel et du calcul intégral, publié en 1814, Lacroix va plus loin en donnant une somme ... Lire la suite


références



Leçons sur les séries divergentes. Émile Borel, Gauthier-Villars et Cie, 1928, réédité par Jacques Gabay, 1988.


Mathematical thought from ancient to modern times, vol. 3. Morris Kline, Oxford University press, 1990.