SUITES GEOMETRIQUES
On considère la suite géométrique (un) de raison q = 2 et de premier terme u1 = 5. 1) Exprimer un en fonction de n. 2) A l'aide de la calculatrice calculer la
SUITES ARITHMETIQUES ET SUITES GEOMETRIQUES
5 = 7 et u. 9 = 19. 1) Déterminer la raison et le premier terme de la suite (un). 2) Exprimer un en fonction de n
SUITES ARITHMETIQUES ET SUITES GEOMETRIQUES
5 = 7 et u. 9 = 19. 1) Déterminer la raison et le premier terme de la suite (un). 2) Exprimer un en fonction de n
SUITES NUMERIQUES
Exprimer un+1 – un en fonction de n et montrer que un+1 – un < 0 pour tout Déterminer la raison q et le premier terme v0 de la suite géométrique (vn) ...
I Suites arithmétiques II Suites géométriques III Suites arithmético
Remarque : On se limite au cas a = 0 et b = 0 pour que l'étude soit intéressante. Pour déterminer l'expression du terme général de la suite (un)n?N en fonction
Suites ARITHMETIQUES Suites GEOMETRIQUES
Dire en justifiant quelle est la nature de la suite (Sn). 4. Exprimer Sn+1 en fonction de Sn. 5. Exprimer Sn en fonction de n. 6. Calculer le capital
Chapitre 1 - Suites (partie 1)
Calculer Sn = u0 + u1 + + un. Exercice 10. Soit (un) une suite arithmétique. Dans chacun des cas exprimer un en fonction de n.
Suites : exercices
Calculer la raison r et U0 . Exercice 5 : Soit (Un) la suite géométrique de premier terme U0 = 7 et de raison q = 3. a) Exprimer Un en fonction de n.
SUITES ARITHMÉTICO- GÉOMÉTRIQUES
Définition : Une suite (un) est dite arithmético-géométrique s'il existe deux nombres a et b tels que pour tout entier 3) Exprimer vn en fonction de n.
Suites : exercices
Soit (Un) la suite arithmétique de premier terme U0 = 4 et de raison a = 1. 2 . a) Exprimer Un en fonction de n. b) Calculer U10 et U0 +U1 +U2 +···+U10.
BCPST?.?Lycee Pierre de Fermat
Annee????-????ToulouseChapitre n
o5 :Suites r
ecurrentes classiquesI Suites arithmetiques Denition :Soitrun reel. Une suite arithmetique de raisonrest une suite reelle (un)n2Nqui verie pour tout entier naturelnla relation de recurrenceun+1=un+r:Expression deunen fonction denPropriete :Si (un)n2Nest une suite arithmetique de raisonret de premier termeu0, alors l'expression
deunen fonction denest donnee par :8n2N;un=u0+nr:Une suite arithmetique est donc denie par sa raisonret son premier termeu0.
Demonstration.Recurrence ou somme telescopique.Somme des premiers termes Propriete :Soit (un)n2Nune suite arithmetique de raisonret de premier termeu0. Soitnun entier naturel quelconque. Alorsn X k=0u k= (n+ 1)u0+un2 :Demonstration. Exemple :Montrer que si (un)n2Nest une suite arithmetique de raisonr, on a 1. q uelsq ues oientl esen tiersn aturelsketp,up+k=up+kr. 2. q uelsq ues oientl esen tiersn aturelsnetp,p+nP k=p+1uk=up+1+up+n2 n.II Suites geometriques Denition :Soitqun reel. Une suite geometrique de raisonqest une suite reelle (un)n2Nqui verie pour tout entier naturelnla relation de recurrenceu n+1=qun:Remarque :Siq= 0, alorsun= 0 pour toutn2N. Siu0= 0, alorsun= 0 pour toutn2N. Si l'on n'estpas dans un des deux cas precedents, alorsun6= 0 pour toutn2N(preuve par recurrence ou raisonnement par
minimalite).Expression deunen fonction denPropriete :Si (un)n2Nest une suite geometrique de raisonqet de premier termeu0, alors l'expression
deunen fonction denest donnee par :8n2N;un=qnu0:Une suite geometrique est donc denie par sa raisonqet son premier termeu0.
Demonstration.Recurrence ou produit telescopique (attention a ne pas quotienter par 0!).Somme des premiers termes
Propriete :Soit (un)n2Nune suite geometrique de raisonqet de premier termeu0. Soitnun entier naturel quelconque.Si la raison est dierente de 1, alorsn
X k=0u k=u01qn+11q=u0qn+11q1:si la raison vaut 1, alors la suite est constante etn X k=0u k= (n+ 1)u0:Exemple :Soit (un) une suite reelle telle queu0>0 et veriant :8n2N; un+1=u3n. 1. Mo ntrer( parr ecurrence)qu ecet tesu iteest at ermesst rictementp ositifs. 2. Mo ntrerq ue(l n(un))n2Nest une suite geometrique. 3.En d eduireu neex pressionunen fonction den.
III Suites arithmetico-geometriquesDenition :Soientaetbdeux reels. Une suite arithmetico-geometrique associee aaetbest une suite
reelle (un)n2Nqui verie pour tout entier naturelnla relation de recurrenceun+1=aun+b:Remarque :Sia= 1, on retrouve une suite arithmetique et sib= 0, c'est une suite geometrique que l'on
reconna^t.bcpst?.?|????-????| Lycee Pierre deFermat1Suites recurrentesExpression deunen fonction den
On considere que l'on n'est pas dans un cas trivial, c'est-a-direa6= 1 etb6= 0. Pour trouver l'expression deunen fonction den, on introduit une suite intermediaire. On pose :8n2N; vn=un`:
Le reel`va ^etre choisi de maniere a simplier le plus possible l'expression de la suitev. Avec la bonne valeur,
vsera une suite geometrique. On a v n+1=un+1`=aun+b`=a(vn+`) +b`=avn+ (a1)`+b: En choississant`tel que (a1)`+b= 0,i.e.`=b1a(ce qui est possible cara6= 1), on obtientvn+1=avn. La suitevest donc une suite geometrique de raisona. D'ou, pour toutn2N, on avn=anv0et en revenant a la suiteu, on trouveun`=an(u0`), d'ou u nb1a=an(u0b1a), et doncun=anu0+b1an1a. On a donc exprime le terme general de la suite (un)n2Nen fonction den. Une telle suite est donc determinee par les reelsaetbet le terme initialu0. Remarque :L'equation pour trouver`peut aussi s'ecrire a`+b=`: En notantfla fonction ane denie (surRouC) parf(x) =ax+b, l'equation devientf(`) =`. On dit que` est un point xe de la fonctionf.L'expression du terme general de la suite (un)n2Nn'est pas a conna^tre par cur. Mais la methode est a savoir
absolument. Il faut pouvoir : Retrouver la formulation de la suite (vn)n2Na partir de la suite (un)n2Navec la bonne valeur de`. Montrer que cette suite (vn)n2Nest une suite geometrique.Retrouver l'expression du terme general de la suite (un)n2Na partir du terme general d'une suite geome-
trique.Exemple :Soit (un)n2Nla suite denie par 8< :u 0= 1;8n2N; un+1= 3un4:
Determinons le terme generalunen fonction den.
Resolvons l'equation 3`4 =`. On trouve`= 2. Ainsi, pour toutn2N, on a 8< :3un4 =un+1324 = 2
En soustrayant ces deux equations, on trouve, pour toutn2N, (un+12) = 3(un2). On introduit la suite vdenie parvn=un2 pour toutn2N. La suitevest une suite geometrique de raison 3 et de premier terme1.On en deduit donc que
8n2N; vn=3n;
et par consequent, en revenant vers la suiteu, on a :8n2N; un=vn+ 2 =3n+ 2:Exemple :Soit (un)n2Nla suite denie par
8< :u 0= 2;8n2N; un+1= 2un+ 3:
Determiner le terme generalunen fonction den.
IV Suites recurrentes lineaires d'ordre 2 a coecients constantsDenition :Soientaetbdeux reels. Une suite recurrente lineaire d'ordre 2 a coecients constantsaet
best une suite reelle (un)n2Nqui verie pour tout entier naturelnla relation de recurrenceun+2=aun+1+bun:Une telle suite est determinee par les reelsaetbet les termes initiauxu0etu1(exercice).
Remarque :On se limite au casa6= 0 etb6= 0 pour que l'etude soit interessante. Pour determiner l'expression du terme general de la suite (un)n2Nen fonction den, on introduit uneequation particuliere, appeleeequation caracteristique, associee a la relation de recurrenceun+2=aun+1+bun:x
2=ax+b:De maniere classique pour determiner les solutions de l'equation caracteristique, on calcule le discriminant
=a2+ 4bet on distingue plusieurs cas.Premier cas :>0.
L'equation possede donc deux solutions distinctes
x 1=ap 2 etx2=a+p 2Soientetdeux reels. En posant pour tout entiern,
v n=xn1+xn2; on s'apercoit que v n+2=xn+21+xn+22 =axn+11+bxn1+axn+12+bxn2 =axn+11+xn+12+b(xn1+xn2) =avn+1+bvn:Donc toutecombinaison lineairedes suites geometriques (xn1)n2Net (xn2)n2Nverie la relation de recurrence
initiale. L'idee est alors de choisir correctementetpour qu'on retrouve les termes initiauxu0etu1: 8 :v 0=u0 v1=u1()8
:+=u= 0 x1+x2=u1()8
:=u0 (x1x2) =u1u0x2()8 >:=u1u0x2x 1x2 =u0x1u1x 1x2 Au nal, on a donc reussi a exprimer le terme general de la suiteuen fonction den:8n2N;un=u1u0x2x1x2xn1+u0x1u1x
1x2xn2:bcpst?.?|????-????| Lycee Pierre deFermat2Suites recurrentes
Deuxieme cas :<0.
L'equation possede maintenant deux solutions complexes conjugueeszetz. Avec le point de vue trigonome-
trique, on peut ecrirez=eietz=ei. Le raisonnement vu auparavant s'applique aussi ici et donc8n2N;un=neni+neni;avec=u1u0z
zz et=u0zu1zzAvec cette ecriture, il n'est pas facile de ce rendre compte que la suiteuest une suite reelle. Modions un peu
l'ecriture pour que cela apparaisse clairement : u n=neni+neni =n(cos(n) +isin(n)) +n(cos(n)isin(n)) =n((+)cos(n) +i()sin(n)): Or,=u 1u0z zz =u 1u0z zz =u1u0zzz=u0zu1zz les coecientsetsont donc des complexes conjugues. Par consequent, (+) est un reel et () est unimaginaire pur. En denitive, en posantA=+etB=i(), on a l'expression deunsous forme reelle :8n2N;un=n(Acos(n) +Bsin(n)):
A partir de cette expression, on peut directement chercherAetBen utilisant les deux premiers termes de la
suite (un)n2N.Troisieme cas : = 0.
Le discriminant etant nul, l'equation caracteristique ne possede qu'un seule solutionr=aÀ26= 0. D'apres ce
qu'on a dit avant, la suite geometrique (rn)n2Nverie la relation de recurrence. Contrairement au cas precedent,
on ne conna^t qu'une seule suite veriant cette relation, ce qui n'est pas assez pour faire varier les parametres
de maniere a faire co ncider les deux premiers termes.Etudions alors la suite (nrn)n2N. Pour tout entiern, on a (n+ 2)rn+2=nrn+2+ 2rn+2 =n(arn+ 1 +brn) +2aa rn+2 =narn+1+nbrn+a1r rn+2 =a(n+ 1)rn+1+bnrn:Donc la suite (nrn)n2Nverie elle aussi la relation de recurrence. Comme dans le premier cas, il est aise de
montrer que toute combinaison lineairevn=rn+nrn;de ces deux suites verie elle aussi la relation de recurrence etudiee. Reste alors a choisir correctement les coecients pour que les termes initiaux co ncident : v0=u0etv1=u1. On resout le systeme correspondant :
8< :v 0=u0 v1=u1()8
:=u= 0 r+r=u1()8 :=u0 =u1r u0 u u0 r n:Recapitulatif Theoreme :Soientaetbdeux reels non nuls et (un)n2Nune suite veriant pour tout entier natureln la relation de recurrence suivante : u n+2=aun+1+bun: Le discriminant de l'equation caracteristiquex2axb= 0 est note . Premier cas : >0. On notex1etx2les deux racines distinctes du trin^ome. Alors il existe un uniquecouple de reels (,) tel que8n2N;un=xn1+xn2:Second cas : <0. On notez=eiune des deux racines complexes (conjugues) du trin^ome. Alors il
existe un unique couple de reels (A;B) tel que8n2N;un=n(Acos(n) +Bsin(n)):Troisieme cas : = 0. On noterl'unique solution du trin^ome. Alors il existe un unique couple de reels
(;) tel que8n2N;un= (+n)rn:Dans les trois cas, en pratique, c'est en resolvant un systeme a l'aide des termes initiauxu0etu1que l'on
determine precisement les valeurs des deux coecients.Encore une fois, toutes les formules rencontrees dans la demonstration de ce theoreme ne sont pas a conna^tre
par cur. Face a une suite recurrente lineaire d'ordre 2, il faut pouvoir : Ecrire l'equation caracteristique associee (et la resoudre).Donner l'expression du terme general de la suite (i.e.conna^tre les formules du theoreme) avec les valeurs
exactes pourx1,x2,,our.Retrouver les deux coecients (etouAetB) a partir des deux premiers termes de la suite.Exemple :Soit (un)n2Nla suite denie par
8>>< >:u 0= 0; u 1= 1;8n2N; un+2= 6un+19un:
Determinons le terme generalunen fonction den.
L'equation caracteristique associee est 0 =x26x+ 9 = (x3)2, dont l'unique solution vaut 3. On sait donc que le terme general de la suiteunest de la forme8n2N; un= (+n)3n:
On resout alors le systeme donne par les termes initiaux : 8< :0 = (+ 0)301 = (+ 1)31()8
:= 03(+) = 1()8
:= 0 =13En conclusion,
8n2N; un=13
n3n=n3n1:bcpst?.?|????-????| Lycee Pierre deFermat3Suites recurrentesExemple :Soit (un)n2Nla suite denie par
8>>< >:u 0= 1; u 1= 2;8n2N; un+2= 2un+12un:
Determinons le terme generalunen fonction den.
L'equation caracteristique associee estx22x+ 2 = 0. Son discriminant vaut4 et les deux solutions complexes conjuguees sont x1=22i2
= 1i=p2ei4 etx2= 1 +i=p2ei4 On sait donc que le terme general de la suiteunest de la forme8n2N; un=p2
n4quotesdbs_dbs1.pdfusesText_1[PDF] exprimer vn en fonction de n
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