Premières notions sur les suites numériques

Etudier le sens de variation d’une suite (un)(u_{n}) à l'aide de un+1unu_{n+1} -u_{n} - Exercice 3

20 min
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Soit nn un entier naturel.
Pour les cas suivants, étudier le sens de variation de la suite (un)\left(u_{n} \right).
Question 1

{u0=2un+1=un5\left\{\begin{array}{ccc} {u_{0} } & {=} & {2} \\ {u_{n+1} } & {=} & {u_{n} -5} \end{array}\right.

Correction
 Ici il s’agit d’eˊtudier la monotonie d’une suite reˊcurrente.\blue{\text{ Ici il s'agit d'étudier la monotonie d'une suite récurrente.}}
Comme un+1=un5u_{n+1} =u_{n} -5, on va passer le unu_{n} qui est à droite du signe == à gauche du signe == afin de faire apparaitre l'expression un+1unu_{n+1} -u_{n} .
Ainsi :
un+1=un5u_{n+1} =u_{n} -5 peut s'écrire :
un+1un=5u_{n+1} -u_{n} =-5
Or un+1un0u_{n+1} -u_{n} \le 0 alors la suite (un)\left(u_{n} \right) est  deˊcroissante.\red{\text{ décroissante.}}
Question 2

{u0=4un+1=unn\left\{\begin{array}{ccc} {u_{0} } & {=} & {4} \\ {u_{n+1} } & {=} & {u_{n} -\sqrt{n} } \end{array}\right.

Correction
 Ici il s’agit d’eˊtudier la monotonie d’une suite reˊcurrente.\blue{\text{ Ici il s'agit d'étudier la monotonie d'une suite récurrente.}}
Comme un+1=unnu_{n+1} =u_{n} -\sqrt{n} , on va passer le unu_{n} qui est à droite du signe == à gauche du signe == afin de faire apparaitre l'expression un+1unu_{n+1} -u_{n} .
Ainsi :
un+1=unnu_{n+1} =u_{n} -\sqrt{n} peut s'écrire :
un+1un=n.u_{n+1} -u_{n} =-\sqrt{n} .
Comme nn est un entier naturel non nul, alors n0\sqrt{n} \ge 0 donc que n0-\sqrt{n} \le 0.
Or un+1un=nu_{n+1} -u_{n} =-\sqrt{n} donc on peut conclure que un+1un0u_{n+1} -u_{n} \le 0
Finalement, la suite (un)\left(u_{n} \right) est  deˊcroissante.\red{\text{ décroissante.}}
Question 3

{u0=1un+1=un+(n+1)3\left\{\begin{array}{ccc} {u_{0} } & {=} & {1} \\ {u_{n+1} } & {=} & {u_{n} +\left(n+1\right)^{3}} \end{array}\right.

Correction
 Ici il s’agit d’eˊtudier la monotonie d’une suite reˊcurrente.\blue{\text{ Ici il s'agit d'étudier la monotonie d'une suite récurrente.}}
Comme un+1=un+(n+1)3u_{n+1} =u_{n} +\left(n+1\right)^{3} , on va passer le unu_{n} qui est à droite du signe == à gauche du signe == afin de faire apparaître l'expression un+1unu_{n+1} -u_{n} .
Ainsi :
un+1=un+(n+1)3u_{n+1} =u_{n} +\left(n+1\right)^{3} peut s'écrire :
un+1un=(n+1)3u_{n+1} -u_{n} =\left(n+1\right)^{3}
Comme nn est un entier naturel non nul, alors (n+1)30\left(n+1\right)^{3} \ge 0.
Or un+1un=(n+1)3u_{n+1} -u_{n} =\left(n+1\right)^{3} donc on peut conclure que un+1un0u_{n+1} -u_{n} \ge 0
Finalement, la suite (un)\left(u_{n} \right) est  croissante.\red{\text{ croissante.}}
Question 4

{u0=1un+1=un+un+4\left\{\begin{array}{ccc} {u_{0} } & {=} & {1} \\ {u_{n+1} } & {=} & {\sqrt{u_{n}}+u_{n} +4} \end{array}\right.

Correction
 Ici il s’agit d’eˊtudier la monotonie d’une suite reˊcurrente.\blue{\text{ Ici il s'agit d'étudier la monotonie d'une suite récurrente.}}
Comme un+1=un+un+4u_{n+1} =\sqrt{u_{n}}+u_{n} +4 , on va passer le unu_{n} qui est à droite du signe == à gauche du signe == afin de faire apparaître l'expression un+1unu_{n+1} -u_{n} .
Ainsi :
un+1=un+un+4u_{n+1} =\sqrt{u_{n}}+u_{n} +4 peut s'écrire :
un+1un=un+4u_{n+1} -u_{n} =\sqrt{u_{n}} +4
Comme nn est un entier naturel , alors un+40\sqrt{u_{n}}+4 \ge 0.
Or un+1un=un+4u_{n+1} -u_{n} =\sqrt{u_{n}} +4 donc on peut conclure que un+1un0u_{n+1} -u_{n} \ge 0
Finalement, la suite (un)\left(u_{n} \right) est  croissante.\red{\text{ croissante.}}
Question 5

{u0=0un+1=2(un)2+un\left\{\begin{array}{ccc} {u_{0} } & {=} & {0} \\ {u_{n+1} } & {=} & {2\left(u_{n}\right)^{2} +u_{n}} \end{array}\right.

Correction
 Ici il s’agit d’eˊtudier la monotonie d’une suite reˊcurrente.\blue{\text{ Ici il s'agit d'étudier la monotonie d'une suite récurrente.}}
Comme un+1=2(un)2+unu_{n+1}=2\left(u_{n}\right)^{2} +u_{n} , on va passer le unu_{n} qui est à droite du signe == à gauche du signe == afin de faire apparaître l'expression un+1unu_{n+1} -u_{n} .
Ainsi :
un+1=2(un)2+unu_{n+1}=2\left(u_{n}\right)^{2} +u_{n} peut s'écrire :
un+1un=2(un)2u_{n+1} -u_{n} =2\left(u_{n}\right)^{2}
Or pour tout entier naturel nn , on a : 2(un)202\left(u_{n}\right)^{2} \ge 0 car un carré est positif ou nul.
Or un+1un=2(un)2u_{n+1} -u_{n} =2\left(u_{n}\right)^{2} donc on peut conclure que un+1un0u_{n+1} -u_{n} \ge 0
Finalement, la suite (un)\left(u_{n} \right) est  croissante.\red{\text{ croissante.}}
Question 6

{u0=2un+1=un(17un)\left\{\begin{array}{ccc} {u_{0} } & {=} & {2} \\ {u_{n+1} } & {=} & {u_{n} \left(1-7u_{n} \right)} \end{array}\right.

Correction
 Ici il s’agit d’eˊtudier la monotonie d’une suite reˊcurrente.\blue{\text{ Ici il s'agit d'étudier la monotonie d'une suite récurrente.}}
Comme :
un+1=un(17un)u_{n+1} =u_{n} \left(1-7u_{n} \right)
un+1=un×1+un×(7un)u_{n+1} =u_{n} \times 1+u_{n} \times \left(-7u_{n} \right)
un+1=un7(un)2u_{n+1} =u_{n} -7\left(u_{n} \right)^{2}
On va passer le unu_{n} qui est à droite du signe == à gauche du signe == afin de faire apparaître l'expression un+1unu_{n+1} -u_{n} .
Ainsi :
un+1=un7(un)2u_{n+1} =u_{n} -7\left(u_{n} \right)^{2} peut s'écrire :
un+1un=7(un)2u_{n+1} -u_{n} =-7\left(u_{n}\right)^{2}
Or pour tout entier naturel nn , on a : (un)20\left(u_{n}\right)^{2} \ge 0 car un carré est positif ou nul. D'où : 7(un)20-7\left(u_{n}\right)^{2} \le 0
Or un+1un=7(un)2u_{n+1} -u_{n} =-7\left(u_{n}\right)^{2} donc on peut conclure que un+1un0u_{n+1} -u_{n} \le 0
Finalement, la suite (un)\left(u_{n} \right) est  deˊcroissante.\red{\text{ décroissante.}}
Question 7

{u0=3un+1=un52n+3\left\{\begin{array}{ccc} {u_{0} } & {=} & {3} \\ {u_{n+1} } & {=} & {u_{n} -\frac{5}{2n+3} } \end{array}\right.

Correction
 Ici il s’agit d’eˊtudier la monotonie d’une suite reˊcurrente.\blue{\text{ Ici il s'agit d'étudier la monotonie d'une suite récurrente.}}
Comme un+1=un52n+3u_{n+1} =u_{n} -\frac{5}{2n+3} , on va passer le unu_{n} qui est à droite du signe == à gauche du signe == afin de faire apparaitre l'expression un+1unu_{n+1} -u_{n} .
Ainsi :
un+1=un52n+3u_{n+1} =u_{n} -\frac{5}{2n+3} peut s'écrire :
un+1un=52n+3u_{n+1} -u_{n} =-\frac{5}{2n+3}
Comme nn est un entier naturel , alors 2n+3>02n+3 >0 et 5<0-5<0 . De ce fait, 52n+3<0-\frac{5}{2n+3} < 0.
Or un+1un=52n+3u_{n+1} -u_{n} =-\frac{5}{2n+3} donc on peut conclure que un+1un<0u_{n+1} -u_{n} <0
Finalement, la suite (un)\left(u_{n} \right) est  deˊcroissante.\red{\text{ décroissante.}}