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Ce fichier d'exercices fait suite à la vidéo suites : petite étude (lien Youtube).
Plusieurs méthodes différentes, vues ou non dans la vidéo, sont présentées ici, pour attaquer les suites du type .
Énoncé 2
avec une récurrence |
avec le signe de |
avec les variations de |
avec une suite auxiliaire |
Suites arithmético-géométriques, une autre situation : les « toiles d'araignées ». 8
avec une récurrence |
On définit la suite par : et
Calculer (en calcul mental).
Démontrer que pour tout : .
Démontrer par récurrence sur que pour tout : .
Supposons que converge vers un réel , donner la valeur de .
est-elle convergente ? divergente ?
avec le signe de |
On définit la suite par : et .
Calculer (en calcul mental).
Démontrer que pour tout : .
Donner le signe de suivant , sachant que est définie sur par : .
Démontrer sans récurrence que pour tout : .
Supposons que converge vers un réel , donner la valeur de .
est-elle convergente ? divergente ?
avec les variations de |
On considère la suite et .
Calculer mentalement .
Vérifier que la suite est toujours défine, i.e. que ne vaut jamais .
Indication : vérifier par une récurrence simple que pour tout : .
Donner le tableau de variations sur de la fonction définie par .
Montrer par récurrence que pour tout entier , on a .
Montrer par récurrence que la suite est croissante.
Indication : montrer que par récurrence en utilisant le fait que .
La suite est-elle convergente ou divergente ? Si elle converge, déterminer sa limite.
avec une suite auxiliaire |
On définit la suite par : et .
Calculer mentalement .
Pour tout on pose . Calculer mentalement .
Démontrer que est une suite géométrique et donner son terme général.
En déduire le terme général de , puis les variations et la convergence de .
Suites arithmético-géométriques, une autre situation : les « toiles d'araignées ».
On définit la suite par : et .
Calculer mentalement .
Démontrer que .
Étudier comme précédemment la suite définie par et conclure.
avec une récurrence |
On définit la suite par : et
Calculer (en calcul mental).
;
;
.
Remarque
Démontrer que pour tout : .
initialisation : bien sûr vrai pour puisque ;
hérédité : supposons que c'est vrai au rang , i.e. et on va reconstruire à partir de là :
;
conclusion : on a montré que pour tout : .
Démontrer par récurrence sur que pour tout : .
Initialisation : c'est vrai en car effectivement ;
hérédité : supposons pour une certaine valeur de , alors, comme précédemment, on va reconstruire à droite, et à gauche :
ce qui signifie exactement que ;
conclusion : on a prouvé que pour tout : , i.e. la suite est croissante.
Supposons que converge vers un réel , donner la valeur de .
Alors vérifie .
est-elle convergente ? divergente ?
La supposition que nous avons faite à la question précédente est fausse, car il est impossible d'avoir à la fois :
pour tout ;
croissante ;
converge vers .
Donc la suite est divergente.
Une suite croissante qui ne converge pas est non majorée : c'est du bon sens, car, étant croissante, si elle était non majorée, elle serait convergente (toute suite croissante majorée converge).
Remarque
Exemple : « être supérieur à 2 » « être supérieur à 1 ». Donc (contraposée) : « être inférieur à 1 » « être inférieur à 2 ».
Ici, en supposant croissante, le théorème du cours indique que majorée convergente. La contraposée du théorème indique que divergente non majorée (divergente est le contraire de convergente et le mot majorée ne possède pas de contraire dans le dictionnaire).
La contraposée d'un théorème est toujours vraie.
Et une suite croissante non majorée a pour limite : ceci se démontre assez techniquement si votre enseignant vous a fait la définition de « tendre vers » avec la notation . Je ne le fais pas ici, on l'admet.
avec le signe de |
On définit la suite par : et .
Calculer (en calcul mental).
.
.
Démontrer que pour tout : .
initialisation : c'est vrai pour car et ;
hérédité : si pour une certaine valeur de , alors donc i.e. ;
conclusion : la propriété « » est héréditaire et initialisée à donc vraie pour tout .
Donner le signe de suivant , sachant que est définie sur par : .
donc |
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Démontrer sans récurrence que pour tout : .
Étudions le signe de . On a .
Mais on sait que pour tout rang on a , or dans on a comme l'atteste le tableau de la question précédente.
Ainsi, pour tout rang on a .
Ceci prouve finalement que donc la suite est décroissante.
Supposons que converge vers un réel , donner la valeur de .
Le théorème de notre cours affirme que si converge vers alors est un point fixe de , c'est-à-dire que . Pour appliquer ce théorème, je me rappelle toutefois qu'il faut vérifier que la fonction est continue, ce qui est avéré ici puisque est une fonction affine.
Ainsi je suis amené à résoudre l'équation qui est une équation du premier degré à une inconnue, maîtrisée depuis le collège. Elle a pour solution .
est-elle convergente ? divergente ?
est décroissante minorée par 9 d'après les questions précédentes.
Un autre théorème de mon cours afirme qu'elle est donc convergente.
Sa seule limite possible étant 9, elle est convergente vers 9.
avec les variations de |
On considère la suite et .
Calculer mentalement .
.
.
Vérifier que la suite est toujours défine, i.e. que ne vaut jamais .
Indication : vérifier par une récurrence simple que pour tout : .
C'est une récurrence immédiate car et .
Donner le tableau de variations sur de la fonction définie par .
toujours positif sur (la valeur interdite n'est pas dans ) donc sur .
Remarque
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Montrer par récurrence que pour tout entier , on a .
initialisation : immédiate puisque ;
hérédité : je suppose alors parce que est croissante sur .
soit :
donc a fortiori c'est-à-dire .
Remarque
C'est la définition de « croissante ».
L'implication n'est pas forcément vrai si n'est pas croissante, contre exemples :
mais si alors ;
ou bien si alors .
Montrer par récurrence que la suite est croissante.
Indication : montrer que par récurrence en utilisant le fait que .
initialisation : donc la propriété : « » est vraie en (autrement dit, est vraie) ;
hérédité : je suppose vraie pour un certain (i.e. je suppose ) alors vu que et sont dans et que dans cet intervalle est croissante, je peux appliquer à l'inégalité, soit , ce qui signifie ce qui est exactement la propriété , et j'ai donc montré que ;
conclusion : la propriété est vraie pour tout ce qui signifie que la suite est croissante.
La suite est-elle convergente ou divergente ? Si elle converge, déterminer sa limite.
La suite est croissante. D'autre part, elle est majorée par 3 (puisque tous les sont dans ), et donc la suite est CV.
Pour connaître la limite j'applique le théorème qui affirme que :
si continue ;
si est définie par (quelle que soit la valeur de ) ;
si CV vers une limite ;
alors : .
Remarque
Ici je résous donc .
Vu que la suite est coincée dans elle ne peut pas converger vers .
Donc .
Remarque
.
On aimerait savoir si la quantité est positive.
Puisque de toutes façons, la quantité est toujours positive d'après la question b.
Le quotient est donc tojours du signe de .
Alors, étudions le trinome et résolvons . On trouve les racines et .
Donc dans et là car est toujours dans .
Et donc on a toujours donc .
avec une suite auxiliaire |
On définit la suite par : et .
Calculer mentalement .
;
.
Pour tout on pose . Calculer mentalement .
;
;
.
Démontrer que est une suite géométrique et donner son terme général.
car la formule est vraie en tout rang, y compris en .
car on sait que .
car on simplifie, tout simplement.
par simple factorisation.
car on se souvient que .
On a démontré que est géométrique de raison 0.4 et donc .
On remplace et donc puisque .
Je vérifie : la formule donne c'est bon.
En déduire le terme général de , puis les variations et la convergence de .
On a pour tout la relation : .
Ce qui donne . Je vérifie : la formule donne c'est bon.
Maintenant, les variations et la convergence :
La suite est décroissante et converge vers 0 (puisque ).
La suite est donc croissante (opposé d'une suite décroissante) et CV vers 0 aussi.
La suite est donc croissante et CV vers 10.
On définit la suite par : et .
Calculer mentalement .
;
.
Démontrer que .
.
Étudier comme précédemment la suite définie par et conclure.
donc géométrique de raison .
Ainsi, on a pour tout la formule or .
D'où le terme général .
Vérification : c'est ok.
On a alors convergente vers 12 car .
Cette suite converge en alternant à gauche et à droite de la limite 12.