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Quels sont les différents types de suites?

  • Etude de suites 2. Suites arithmétiques 3. Suites géométriques 4. Suites arithmético-géométriques 5. Raisonnement par récurrence 6. Limites de suites

Comment définir une suite?

  • La suite (un) est définie par u0?]0;1[et un+1=un(2?un). a. Etudier les variations de la fonction f(x)=x(2?x). b. Démontrer par récurrence que pour tout entier n,0<1.

Comment calculer la suite d'un?

  • La suite (un) est définie par u0?]0;1[et un+1=un(2?un). a. Etudier les variations de la fonction f(x)=x(2?x).

Quelle est la différence entre une suite convergente et une suite divergente?

  • Si une suite a une limite finie( ), on dit qu’elle est convergente. Dans le cas contraire(limite infinie ou absence de limite), on dit qu’elle est divergente. Unicité de la limite : - Si une suite est convergentealors elle admet une unique limite. Limite d’une suite arithmétique : - Si alors la suite tend vers
Terminale ES - L'essentiel sur les suites pour traiter les problèmes.

Sens de variations d'une suite :

Pour prouver qu'une suite

(un) est strictement croissante, on prouve que : ? n , un+1>un ou que ? n , un+1?un>0.

Pour prouver qu'une suite

(un) est strictement décroissante, on prouve que : ? n , un+1Suites arithmétiques Pour prouver qu'une suite (un) est arithmétique, on prouve :

Soit qu'

il existe un réel r tel que ? n , un+1=un+r

Soit que ? n , un+1?un est une constante r.

Bien évidemment, si

r>0, (un) est strictement croissante, et si r<0, (un) est strictement décroissante. Le

terme général d'une suite arithmétique de terme initial u0 et de raison r est un=u0+n×r.1

Différence entre deux termes d'une suite arithmétique de raison r : um?up=(m?p)×r

Suites géométriques :

Pour prouver qu'une suite (un) est géométrique, on prouve :

Soit qu'

il existe un réel q tel que ? n , un+1=q×un.

Soit que

le terme général de la suite est de la forme b×an ? n . Le

terme général d'une suite géométrique de terme initial u0 et de raison q est : un=u0×qn.2

Sens de variation et convergence des suites géométriques à termes positifs : Soit (un) une suite géométrique de premier terme strictement positif et de raison q>0 : •Si 01, (un) est strictement croissante et diverge vers +∞

Somme des n+1 premières puissances de q :

Soit q

≠ 1 . Alors 1+q+q2+...+qn=1?qn+1 1?q

1 Si le terme initial est u1, un=u1+(n?1)r.

2 Si le terme initial est

u

1, un=u1×qn?1

L'essentiel pour traiter des problèmes de bac sur les suites - 1/6

Opérations sur les limites :

•Si lim n→+∞qn=+∞, alors si a>0, lim n→+∞a×qn=+∞ et si a<0, lim n→+∞a×qn=?∞. •Si lim n→+∞qn=L (L ? ℝ), alors lim n→+∞a×qn=a×L.

Et si vous cherchez la limite de

b+a×qn, il vous suffit d'ajouter b au résultat trouvé pour lim n→+∞a×qn, sachant que si on ajoute un réel à +∞ ou ?∞, ça reste +∞ ou -∞.

Exemples

1) On veut connaître la limite de la suite

(un) telle que ? n, un=10?3×0,8n. lim n→+∞0,8n=0 car 0<0,8<1, donc lim n→+∞?3×0,8n=?3×0=0 donc lim n→+∞10?3×0,8n=10+0=10.

2) On veut connaître la limite de la suite

(vn) telle que ? n, vn=15?3×2n : lim n→+∞2n=+∞ car 2>1, donc lim n→+∞?3×2n=?∞, donc lim n→+∞15?3×2n=?∞. (Même si on ajoute 15 à -∞, ça reste -∞)

Exercice 1 (Exercice-type avec des valeurs simples, pour comprendre comment on se ramène à une suite

géométrique pour étudier une suite arithmético-géométrique) : (un) est la suite définie sur ℕ par u0=1 et ? n ? ℕ, un+1=2un?3. 3

1) Calculer u1, u2, u3 et u4.

2) On pose, pour tout n ? ℕ, vn=un?3.

a) Montrer que (vn) est une suite géométrique de raison 2. 4 b) Exprimer vn en fonction de n. 5

3) Exprimer un en fonction de n. 6

4) Déterminer la limite de la suite (un). 7

Exercice 2 : (Problème de bac-type, avec une évolution en pourcentage et un ajout constant pour former une

suite arithmético-géométrique) Dans un village, l'association de gymnastique comptait 50 adhérents en 2006.

Depuis cette date, la trésorière a remarqué que, chaque année, elle reçoit 18 nouvelles adhésions et que 15% des

anciens inscrits ne se réinscrivent pas, tandis que les autres renouvellent leur adhésion.

On note

un le nombre d'adhérents pour l'année 2006+n.

1) Que vaut u0 et que vaut, pour tout entier n, un+1 en fonction de un ? 8

2) On pose pour tout entier n, vn=un?120. a) Montrer que (vn) est géométrique, préciser sa raison et son

terme initial. b) Montrer que pour tout entier n, un=120?70×0,85n c) Étudier le sens de variations de la suite (un). d) Montrer que pour n⩾20, 117⩽un<120 et interpréter ce résultat.

Et la représentation graphique ? Certains problèmes nous demandent de faire une représentation graphique

d'une suite pour conjecturer sa limite.

3 C'est une suite arithmético-géométrique car elle est définie par une relation de récurrence du type : un+1=aun+b ? n.

Remarque : la suite géométrique associée aura pour raison a.

4 La procédure est toujours la même : 1- On exprime v

n+1 en fonction de un+1. 2- On remplace un+1 par sa valeur en fonction de u

n 3- On factorise l'expression obtenue par la raison (ici : 2) 4- On obtient vn+1=vn×raison en remplaçant, ici, un?3 par vn.

5 Utiliser la formule du terme général d'une suite géométrique.

6 Remarquer que si, pour tout n,

v n=un?3, alors, pour tout n, un=vn+3.

7 Procéder comme dans les exemples ci-dessus.

8 On obtient une relation du type

u n+1=a×un+b. La raison de la suite géométrique associée sera a, qui est le coefficient

multiplicatif de l'évolution en pourcentage : (1+t%) pour une augmentation de t% , (1-t%) pour une diminution de t%.

L'essentiel pour traiter des problèmes de bac sur les suites - 2/6 Il s'agit de suites arithmético-géométriques définies par une relation de récurrence du type : ? n, un+1=aun+b. On nous donne aussi son terme initial.

On trace :

•La droite d'équation y=ax+b (notons-la D) •La droite d'équation y=x (notons-la ) On nous demande de représenter les premiers termes de la suite : on place u0 sur l'axe des abscisses.

Le point de D d'abscisse

u0 aura pour ordonnée u1.

Pour placer

u1 en abscisse, on utilise la droite .

Puis on trouve

u2 en ordonnées à l'aide de la droite D, et on continue de la même manière. La limite à trouver est l'abscisse du point d'intersection des deux droites !

Exemple ci-contre avec

u0=3, a=0,25 et b=6. L'énoncé du problème associé à ce graphique pourrait être : Exercice 3 : (un) est la suite définie sur ℕ par u0=3 et, pour tout entier naturel n, un+1=1

4un+6.

Partie A : Étude graphique.

1)

Dans un repère orthonormé (d'unité 1 ou 2 cm au choix), tracer les droites D d'équation y=1

4x+6 et 

d'équation y=x.

2) Représenter dans ce repère les nombres u0, u1, u2 et u3.

3) Conjecturer le sens de variations et la limite de la suite (un).

Partie B : Étude calculatoire.

1)

Calculer u1, u2 et u3. Les valeurs calculées semblent-elles coïncider avec les nombres construits partie A ?

2) Pour tout entier naturel n, on pose vn=un?8.

a) Prouver que (vn) est une suite géométrique dont on précisera la raison et le premier terme.

b) Exprimer, pour tout n, vn en fonction de n. c) Exprimer, pour tout n, un en fonction de n. d) Quelles sont les limites des suites (vn) et (un) ? La limite de (un) trouvée dans la partie B coïncide-t-elle avec celle que vous avez conjecturée dans la partie A ?

3) Étudier le sens de variations de la suite (un). Correspond-il à la conjecture de la partie A ?

L'essentiel pour traiter des problèmes de bac sur les suites - 3/6

Corrigés des exercices :

Exercice 1 (un) est la suite définie sur ℕ par u0=1 et ? n ? ℕ, un+1=2un?3.

1) u1=2u0?3=2×1?3=?1u2=2u1?3=2×(?1)?3=?2?3=?5

u3=2u2?3=2×(?5)?3=?10?3=?13 u4=2u3?3=2×(?13)?3=?26?3=?29

2) On pose, pour tout n ? ℕ, vn=un?3.

a) On va essayer de montrer qu'il existe un réel q tel que, pour tout n, vn+1=q×vn.

On s'attend à ce que ce réel

q soit 2, car dans la relation de récurrence qui relie un+1 à un, de la forme un+1=aun+b, on a a=2. •On écrit vn+1 en fonction de un+1 : Pour tout n, vn+1=un+1?3. •On remplace un+1 par sa formule en fonction de un : Pour tout n, vn+1=(2un?3)?3=2un?6. •On factorise par 2 : Pour tout n, vn+1=2×un?2×3=2(un?3)

On remplace un?3 par vn : Pour tout n, vn+1=2vn.

On vient de prouver que

(vn) est une suite géométrique de raison 2.

On calcule son

terme initial : v0=u0?3=1?3=?2.

b) Pour exprimer vn en fonction de n, on utilise la formule du terme général d'une suite géométrique :

On sait que si

(vn) est une suite géométrique de terme initial v0 et de raison q, on a, pour tout n, vn=v0×qn.

Ici, avec

v0=?2 et q=2, on a, pour tout entier n, vn=?2×2n.

3) Pour exprimer un en fonction de n, on utilise la relation qui relie un et vn pour tout n :

Pour tout entier

n, on a : vn=un?3 ? vn+3=un.

Donc pour tout entier n, on a un=vn+3, soit un=?2×2n+3, en utilisant la formule de vn en fonction de n.

4) On vient de prouver que, pour tout n ? ℕ, un=?2×2n+3.

Comme

2>1, lim

n→+∞2n=+∞. Comme ?2<0, lim n→+∞?2×2n=?∞. Et comme " on ne change pas l'infini si on lui ajoute 3 » : lim n→+∞?2×2n+3=?∞.

Conclusion

: lim n→+∞un=?∞. Exercice 2 : 1) u0=50 car l'association compte 50 adhérents en 2006.

Pour tout

n, un+1=0,85un+18. Le 18 correspond au nombre de nouvelles adhésions chaque année. Le 0,85 aux 85 % d'anciens adhérents qui renouvellent leur abonnement.

2) On pose pour tout entier n, vn=un?120.

a) On réitère le même cheminement que dans l'exercice précédent : •On exprime vn+1 en fonction de un+1 : Pour tout entier n, vn+1=un+1?120. •On remplace un+1 par sa formule en fonction de un : vn+1=0,85un+18?120=0,85un?102 L'essentiel pour traiter des problèmes de bac sur les suites - 4/6 •On factorise par le coefficient de un : Pour tout n, vn+1=0,85×un?0,85×120=0,85(un?120) On remplace un?120 par vn : Pour tout entier n, vn+1=0,85vn. Donc (vn) est une suite géométrique de raison 0,85. Son terme initial est v0=u0?120=50?120=?70.

b) Comme (vn) est une suite géométrique de terme initial ?70 et de raison 0,85, pour tout entier n, on a

v n=?70×0,85n.

Comme pour tout entier

n, on a vn=un?120 ? vn+120=un ? un=vn+120. Donc pour tout entier n, un=?70×0,85n+120 ou encore un=120?70×0,85n. c) Pour tout n, un+1?un=(120?70×0,85n+1)?(120?70×0,85n) un+1?un=?70×0,85n+1+70×0,85n un+1?un=70×0,85n?70×0,85n+1 un+1?un=70×0,85n×1?70×0,85n×0,85 (car 0,85n+1=0,85n×0,851 ) u n+1?un=70×0,85n×(1?0,85) un+1?un=70×0,85n×0,15

La différence

un+1?un est le produit de trois nombres strictement positifs. Donc, d'après la règle des signes, il

est strictement positif.

Donc pour tout entier

n, un+1?un>0 ? un+1>un donc la suite (un) est strictement croissante. d) Il est facile de montrer que pour tout entier n, un<120.

En effet : Pour tout entier n,

u n=120?70×0,85n.

70×0,85n>0 donc ?70×0,85n<0, donc, en additionnant 120 aux deux membres de cette inégalité :

120?70×0,85n<120, soit un<120.

Maintenant, pour montrer que si

n⩾20, un⩽117, on utilise le fait que la suite (un) est strictement croissante.

On calcule

u

20=120?70×0,8520≈117,3, donc u20>117, et, comme la suite (un) est strictement croissante,

pour tout n⩾20, on aura un⩾u20>117 donc u20>117.

On a bien, pour tout

n⩾20, 117⩽un<120, et même 117Interprétation : 2006+20=2026. Si ce type d'évolution se confirme sur 20 ans, en 2026 et au-delà, l'association comptera plus de 117 adhérents, mais ne dépassera jamais 120 adhérents. Exercice 3 : (un) est la suite définie sur ℕ par u0=3 et, pour tout entier naturel n, un+1=1

4un+6.

Partie A : Étude graphique.

1) et 2) Voir le graphique page 3.

3) Il semble que la suite (un) soit croissante, car sur l'axe des abscisses, u0, u1, u2 ... apparaissent dans cet

ordre. Le point d'intersection de D et de  a pour coordonnées (8;8). Les points de D d'abscisses un semblent s'accumuler vers ce point d'intersection. On conjecture donc que lim n→+∞un=8. L'essentiel pour traiter des problèmes de bac sur les suites - 5/6

Partie B : Étude calculatoire.

1) u1=1

4u0+6=1

4×3+6=3

4+24 4=27

4u1=6,75

u2=1

4u1+6=1

4×27

4+6=27

16+96

16=123

16u2≈7,69

u3=1

4u2+6=1

4×123

16+6=123

64+384

64=507

64u3≈7,92

Oui, ces valeurs semblent correspondre aux nombres construits sur le graphique.

2) Pour tout entier naturel n, on pose vn=un?8.

a) On procède comme dans les deux exercices précédents : •On exprime vn+1 en fonction de un+1 : ? n ? ℕ, vn+1=un+1?8. •On remplace un+1 par sa formule en fonction de un : ? n ? ℕ, vn+1=( 1

4un+6)?8=1

4un?2.

•On factorise par le coefficient de un : ? n ? ℕ, vn+1=1

4×un?1

4×8=1

4(un?8)

On remplace un?8 par vn : ? n ? ℕ, vn+1=1

4vn.

Ceci prouve que

(vn) est une suite géométrique de raison 1

4. Son terme initial est v0=u0?8=3?8=?5.

b) Comme (vn) est une suite géométrique de terme initial ?5 et de raison 1 4, pour tout entier n, on a vn=v0×raisonn, soit vn=?5×( 1 4) n , ou vn=?5×0,25n. c) Pour tout entier n, vn=un?8 donc un=vn+8, donc un=?5×0,25n+8. d) lim n→+∞0,25n=0 car 0<0,25<1. Donc lim n→+∞?5×0,25n=?5×0=0, soit lim n→+∞vn=0.

Comme, pour tout

n ? ℕ, un=vn+8 et comme lim n→+∞vn=0, lim n→+∞un=0+8=8. Ce résultat coïncide bien avec la conjecture de la partie A.

3) Étudions, pour tout entier n, le signe de un+1?un.

Pour tout entier naturel

n, un+1?un=(?5×0,25n+1+8)?(?5×0,25n+8) un+1?un=?5×0,25n+1+8+5×0,25n?8 u n+1?un=?5×0,25n+1+5×0,25n un+1?un=5×0,25n?5×0,25n+1 un+1?un=5×0,25n×1?5×0,25n×0,25 car 0,25n+1=0,25n×0,251 un+1?un=5×0,25n(1?0,25) un+1?un=5×0,25×0,75.

La différence

un+1?un est le produit de trois nombres positifs. D'après la règle des signes, un+1?un>0 pour tout entier n, donc ? n ? ℕ, un+1>un. La suite (un) est donc bien strictement croissante, ce que nous avions conjecturé dans la partie A. L'essentiel pour traiter des problèmes de bac sur les suites - 6/6quotesdbs_dbs17.pdfusesText_23
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