Baccalauréat Exercices Limites de suites

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Exercice 1

Soit la suite numérique (un) définie par :

u0 = -1
un+1 = 1 / 3 un - 4 / 3

  1. Montrer par récurrence que un est minorée par -2.
  2. Montrer que (un) est décroissante. En déduire que (un) est convergente.

Soit la suite (vn) définie par :

vn = un + 2

  1. Calculer v0.
  2. Montrer que (vn) est une suite géométrique de raison 1 / 3 .
  3. Déterminer l'expression de (vn) en fonction de n
  4. Déterminer l'expression de (un) en fonction de n
  5. Calculer la limite de (un).

Solution

1 - Montrer par récurrence que un est minorée par -2.

Je vérifie que c'est vraie pour le premier terme 0

u0 = -1 > -2

Je suppose que c'est vraie pour un entier naturel n et je démontre que c'est vraie pour n+1.

2 - Démontrons que (un) est décroissante.

Or (un) est minorée par -2

un > -2 ⇒ un + 2 > 0

Donc pour tout entier naturel n

un+1 - un < 0

Donc (un) est décroissante.

Or (un) est minorée par -2. Donc (un) est convergente.

3 - Calcul de v0

v0 = u0 + 2 = -1 + 2 = 1

4 - Montrons que (vn) est une suite géométrique de raison 1 / 3

Donc (vn) est une suite géométrique de raison 1 / 3

5 - Expression de (vn) en fonction de n

(vn) est une suite géométrique de raison 1 / 3 . Donc

vn = v0 ( 1 / 3 )n = ( 1 / 3 )n

6 - Expression de (un) en fonction de n

un = vn - 2 = ( 1 / 3 )n - 2

7 - Limite de (un)

La limite d'une suite géométrique qn avec q compris entre -1 et 1 est égale à 0. Donc

lim n→+∞ un = lim n→+∞ (( 1 / 3 )n - 2) = -2

Exercice 2

Soit la suite numérique (un) définie par :

u0 = 1
un+1 = 8 un / 3 un + 2

  1. Montrer par récurrence que un est minorée par 0.
  2. Montrer que un+1 = 8 / 3 - 16 / 9 un + 6 .
  3. Montrer par récurrence que un est majorée par 2.
  4. Montrer que (un) est croissante. En déduire que (un) est convergente.

Soit la suite (vn) définie par :

vn = 2 - un / un

  1. Calculer v0.
  2. Montrer que (vn) est une suite géométrique de raison 1 / 4 .
  3. Déterminer l'expression de (vn) en fonction de n
  4. Déterminer l'expression de (un) en fonction de n
  5. Calculer la limite de (un).

Solution

1 - Montrer par récurrence que un est minorée par 0.

Je vérifie que c'est vraie pour le premier terme 0

u0 = 1 > 0

Je suppose que c'est vraie pour un entier naturel n et je démontre que c'est vraie pour n+1.

2 - Montrons que un+1 = 8 / 3 - 16 / 9 un + 6 .

3 - Montrer par récurrence que un est majorée par 2.

Je vérifie que c'est vraie pour le premier terme 0

u0 = 1 < 2

Je suppose que c'est vraie pour un entier naturel n et je démontre que c'est vraie pour n+1.

4 - Démontrons que (un) est croissante.

Or (un) est majorée par 2

un < 2 ⇒ un - 2 < 0 ⇒ 2 - un > 0

Et (un) est minorée par 0

un > 0 ⇒ 3 un > 0 ⇒ 3 un + 2 > 0

Donc pour tout entier naturel n

un+1 - un > 0

Donc (un) est croissante.

Or (un) est majorée par 2. Donc (un) est convergente.

5 - Calcul de v0

v0 = 2 - u0 / u0 = 2 - 1 /  1  = 1

6 - Montrons que (vn) est une suite géométrique de raison 1 / 4

Donc (vn) est une suite géométrique de raison 1 / 4

7 - Expression de (vn) en fonction de n

(vn) est une suite géométrique de raison 1 / 4 . Donc

vn = v0 ( 1 / 4 )n = ( 1 / 4 )n

8 - Expression de (un) en fonction de n

9 - Limite de (un)

La limite d'une suite géométrique qn avec q compris entre -1 et 1 est égale à 0. Donc

lim n→+∞ un = 2

Exercice 3

Soit la suite numérique (un) définie par :

u0 = 3 / 2
un+1 = 5 un - 4 / 2 un - 1

  1. Montrer que un+1 = 5 / 2 - 3 / 4 un - 2 .
  2. Montrer par récurrence que un est minorée par 1.
  3. Montrer par récurrence que un est majorée par 2.
  4. Montrer que (un) est croissante. En déduire que (un) est convergente.

Soit la suite (vn) définie par :

vn = un - 2 / -un + 1

  1. Calculer v0.
  2. Montrer que (vn) est une suite géométrique de raison 1 / 3 .
  3. Déterminer l'expression de (vn) en fonction de n
  4. Déterminer l'expression de (un) en fonction de n
  5. Calculer la limite de (un).

Solution

1 - Montrons que un+1 = 5 / 2 - 3 / 4 un - 2 .

2 - Montrer par récurrence que un est minorée par 1.

Je vérifie que c'est vraie pour le premier terme 0

u0 = 3 / 2 > 1

Je suppose que c'est vraie pour un entier naturel n et je démontre que c'est vraie pour n+1.

3 - Montrer par récurrence que un est majorée par 2.

Je vérifie que c'est vraie pour le premier terme 0

u0 = 3 / 2 < 2

Je suppose que c'est vraie pour un entier naturel n et je démontre que c'est vraie pour n+1.

4 - Démontrons que (un) est croissante.

Nous avons un polynôme de degré 2, "x2 - 3x + 2". Calculons son discriminant

Δ = 1

On calcule les zéros pour le polynôme "x2 - 3x + 2"

x1 = 1
x2 = 2

Donc

x2 - 3x + 2 < 0 pour x compris entre 1 et 2.

Or (un) est compris entre 1 et 2. Donc pour tout entier naturel n

un+1 - un > 0

Donc (un) est croissante.

Or (un) est majorée par 2. Donc (un) est convergente.

5 - Calcul de v0

v0 = u0 - 2 / -u0 + 1 = 1

6 - Montrons que (vn) est une suite géométrique de raison 1 / 3

Donc (vn) est une suite géométrique de raison 1 / 3

7 - Expression de (vn) en fonction de n

(vn) est une suite géométrique de raison 1 / 3 . Donc

vn = v0 ( 1 / 3 )n = ( 1 / 3 )n

8 - Expression de (un) en fonction de n

9 - Limite de (un)

La limite d'une suite géométrique qn avec q compris entre -1 et 1 est égale à 0. Donc

lim n→+∞ un = 2

Exercice 4

Soit la suite numérique (un) définie par :

u0 = 0
un+1 = 2 un + 1 / -un + 4

  1. Montrer que un+1 = -2 + 9 / -un + 4 .
  2. Montrer par récurrence que un est majorée par 1.
  3. Montrer que (un) est croissante. En déduire que (un) est convergente.

Soit la suite (vn) définie par :

vn = un - 2 / un - 1

  1. Calculer v0.
  2. Montrer que (vn) est une suite arithmétique de raison 1 / 3 .
  3. Déterminer l'expression de (vn) en fonction de n
  4. Déterminer l'expression de (un) en fonction de n
  5. Calculer la limite de (un).

Solution

1 - Montrons que un+1 = -2 + 9 / -un + 4 .

2 - Montrer par récurrence que un est majorée par 1.

Je vérifie que c'est vraie pour le premier terme 0

u0 = 0 < 1

Je suppose que c'est vraie pour un entier naturel n et je démontre que c'est vraie pour n+1.

3 - Démontrons que (un) est croissante.

Or un est majorée par 1

un < 1

Donc

-un > -1

Donc

-un + 4 > 3 > 0

Donc pour tout entier naturel n

un+1 - un > 0

Donc (un) est croissante.

Or (un) est majorée par 2. Donc (un) est convergente.

4 - Calcul de v0

v0 = u0 - 2 / -u0 + 1 = 2

5 - Montrons que (vn) est une suite arithmétique de raison 1 / 3

Donc (vn) est une suite arithmétique de raison 1 / 3

6 - Expression de (vn) en fonction de n

(vn) est une suite arithmétique de raison 1 / 3 . Donc

vn = v0 + 1 / 3 n = 2 + n / 3

7 - Expression de (un) en fonction de n

8 - Limite de (un)

lim n→+∞ un = lim n→+∞ n / n + 3 = 1