Suites et récurrence

Montrer qu'une suite est arithmético-géométrique : niveau difficile\red{\text{niveau difficile}} - Exercice 2

8 min
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Soit (un)\left(u_{n} \right) la suite définie par u0=1u_{0} =1 et pour tout entier naturel nn, on a un+1=(n+12n+4)unu_{n+1} =\left(\frac{n+1}{2n+4} \right)u_{n} .
Soit (vn)\left(v_{n} \right) la suite définie vn=(n+1)unv_{n} =\left(n+1\right)u_{n}.
Question 1

Démontrer que la suite (vn)\left(v_{n} \right) est géométrique . On précisera la raison et le premier terme.

Correction
Pour tout entier naturel nn , on a :
vn=(n+1)unv_{n} =\left(n+1\right)u_{n}
vn+1=((n+1)+1)un+1v_{n+1} =\left(\left(n+1\right)+1\right)u_{n+1}
vn+1=(n+2)un+1v_{n+1} =\left(n+2\right)\red{u_{n+1}} . Or : un+1=(n+12n+4)un\red{u_{n+1} =\left(\frac{n+1}{2n+4} \right)u_{n}} , il vient alors que :
vn+1=(n+2)×(n+12n+4)unv_{n+1} =\left(n+2\right)\times \left(\frac{n+1}{2n+4} \right)u_{n}
vn+1=(n+2)×(n+12×(n+2))unv_{n+1} =\left(n+2\right)\times \red{\left(\frac{n+1}{2\times \left(n+2\right)} \right)u_{n}} . On peut maintenant simplifier par n+2n+2 :
vn+1=(n+12)unv_{n+1} =\left(\frac{n+1}{2} \right)u_{n}
vn+1=12×(n+1)unv_{n+1} =\frac{1}{2} \times \left(n+1\right)u_{n}.
Or : vn=(n+1)unv_{n} =\left(n+1\right)u_{n}, ce qui nous donne :
vn+1=12×vnv_{n+1} =\frac{1}{2} \times v_{n}

Ainsi la suite (vn)\left(v_{n} \right) est géométrique de raison q=12q=\frac{1}{2} et de premier terme v0=(0+1)×u0v_{0} =\left(0+1\right)\times u_{0} donc v0=1v_{0} =1.