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Prépa, 1re année › Sommes et produits › Règles de calcul sur les produits

Règles de calcul sur les produits : énoncé (MPSI)

Propriété

Règles de calcul sur les produits

Pour des complexes $a_k$, $b_k$, $\lambda$ et des entiers $p\leqslant q$ :

  • $\prod_{k=p}^{q} (a_k b_k) = \left(\prod_{k=p}^{q} a_k\right)\left(\prod_{k=p}^{q} b_k\right)$.
  • $\prod_{k=p}^{q} (\lambda a_k) = \lambda^{q-p+1} \prod_{k=p}^{q} a_k$ : le facteur $\lambda$ apparaît une fois par terme.
  • Si les $a_k$ sont des réels strictement positifs, $\ln\left(\prod_{k=p}^{q} a_k\right) = \sum_{k=p}^{q} \ln(a_k)$.
Attention

Ce qui est faux

  • En général $\sum_{k} a_k b_k \neq \left(\sum_k a_k\right)\left(\sum_k b_k\right)$. Contre-exemple : $a_1=a_2=b_1=b_2=1$ donne $2$ à gauche et $4$ à droite.
  • En général $\prod_k (a_k+b_k) \neq \prod_k a_k + \prod_k b_k$.
  • $\sum_{k=0}^{n} 1 = n+1$ et non $n$ : il y a $n+1$ entiers entre $0$ et $n$.
Exemple

Produit des entiers pairs, des entiers impairs

Soit $n\geqslant 1$.

Pairs. $\prod_{k=1}^{n} (2k) = 2^n \prod_{k=1}^{n} k = 2^n\, n!$.

Impairs. Le produit $P=\prod_{k=1}^{n}(2k-1) = 1\times 3\times\cdots\times(2n-1)$ est le produit de tous les entiers de $1$ à $2n$ divisé par le produit des entiers pairs : $$P = \frac{(2n)!}{\prod_{k=1}^{n}(2k)} = \frac{(2n)!}{2^n\, n!}.$$ Vérification pour $n=2$ : $1\times 3 = 3$ et $\frac{4!}{2^2\times 2!} = \frac{24}{8} = 3$.

S’entraîner

Dans le cours

Sommes et produits : Règles de calcul sur les produits