Suites et récurrence

Montrer qu'une suite est arithmético-géométrique : niveau difficile\red{\text{niveau difficile}} - Exercice 5

6 min
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Question 1
Soit (un)\left(u_{n} \right) et (vn)\left(v_{n} \right) les suites définies par u0=0u_{0} =0 , u1=1u_{1} =1 et pour tout entier naturel nn, on a un+1=un+12nu_{n+1} =u_{n}+\frac{1}{2^{n}}.
Soit vn=un+1unv_{n} = u_{n+1}-u_{n}.

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=un+1unv_{n} =u_{n+1} -u_{n}
vn+1=un+2un+1v_{n+1} =u_{n+2} -u_{n+1}
vn+1=un+1+12n+1un+1v_{n+1} =u_{n+1} +\frac{1}{2^{n+1} } -u_{n+1}
vn+1=12n+1v_{n+1} =\frac{1}{2^{n+1} }
vn+1=12n×12v_{n+1} ={\color{blue}{\frac{1}{2^{n} }}} \times \frac{1}{2}
Or un+1=un+12nu_{n+1} =u_{n} +\frac{1}{2^{n} } donc un+1un=12n{\color{blue}{u_{n+1} -u_{n} =\frac{1}{2^{n} }}}
Ainsi :
vn+1=(un+1un)×12v_{n+1} ={\color{blue}{\left(u_{n+1} -u_{n} \right)}}\times \frac{1}{2}
Or : vn=un+1unv_{n} =u_{n+1} -u_{n} , ce qui nous donne :
vn+1=12vnv_{n+1} =\frac{1}{2} v_{n}^{}

Ainsi la suite (vn)\left(v_{n} \right) est géométrique de raison q=12q=\frac{1}{2} et de premier terme v0=u1u0v_{0} = u_{1}-u_{0} donc v0=1v_{0} =1.