Suites et récurrence

Montrer qu'une suite est arithmético-géométrique : niveau facile\red{\text{niveau facile}} - Exercice 4

12 min
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Soit (un)\left(u_{n} \right) la suite définie par u0=3u_{0} =3 et pour tout entier naturel nn, on a un+1=0,9un0,4u_{n+1} =0,9u_{n} -0,4
Soit vn=un+4v_{n} =u_{n} +4
Question 1

Démontrer que la suite (vn)\left(v_{n} \right) est géométrique de raison 0,90,9.
Préciser v0v_{0} .

Correction
vn=un+4v_{n} =u_{n} +4
On va écrire maintenant l'expression au rang n+1n+1 , il vient alors que :
vn+1=un+1+4v_{n+1} =u_{n+1} +4 . On remplace l'expression de un+1u_{n+1} par un+1=0,9un0,4u_{n+1} =0,9u_{n} -0,4.
vn+1=0,9un0,4+4v_{n+1} =0,9u_{n} -0,4+4
vn+1=0,9un+3,6v_{n+1} =0,9{\color{blue}{u_{n}}} +3,6.
Or vn=un+4v_{n} =u_{n} +4 donc vn4=unv_{n} -4={\color{blue}{u_{n}}}
vn+1=0,9×(vn4)+3,6v_{n+1} =0,9\times {\color{blue}{\left(v_{n} -4\right)}}+3,6
vn+1=0,9vn0,9×4+3,6v_{n+1} =0,9v_{n} -0,9\times 4+3,6
vn+1=0,9vn3,6+3,6v_{n+1} =0,9v_{n} -3,6+3,6
vn+1=0,9vnv_{n+1} =0,9v_{n}

Ainsi la suite (vn)\left(v_{n} \right) est géométrique de raison q=0,9q=0,9 et de premier terme v0=u0+4=3+4v_{0} =u_{0} +4=3+4 donc v0=7v_{0} =7
Question 2

Exprimer, pour tout entier naturel nn, vnv_{n} en fonction de nn.

Correction
  • L'expression de vnv_{n} en fonction de nn est donnée par la formule
    vn=v0×qnv_{n} =v_{0} \times q^{n}
Ainsi :
vn=7×0,9nv_{n} =7\times 0,9^{n}
Question 3

En déduire que pour tout entier naturel nn, un=7×0,9n4u_{n} =7\times 0,9^{n} -4.

Correction
On sait que : vn=un+4v_{n} =u_{n} +4 donc vn4=unv_{n} -4=u_{n}
Il vient alors que :
un=7×0,9n4u_{n} =7\times 0,9^{n} -4
Question 4

Calculer la limite de la suite (un)\left(u_{n} \right).

Correction
  • Si 1<q<1-1<q<1 alors limn+qn=0\lim\limits_{n\to +\infty } q^{n} =0.
  • Si q>1 q >1 alors limn+qn=+\lim\limits_{n\to +\infty } q^{n} =+\infty.
Comme 1<0,9<1-1< 0,9< 1 alors :
limn+(0,9)n=0\lim\limits_{n\to +\infty } \left(0,9\right)^{n} =0
limn+(7)×(0,9)n=0\lim\limits_{n\to +\infty } \left(7\right)\times \left(0,9\right)^{n} =0
limn+(7)×(0,9)n4=4\lim\limits_{n\to +\infty } \left(7\right)\times \left(0,9\right)^{n} -4=-4
Ainsi :
limn+un=4\lim\limits_{n\to +\infty } u_{n} =-4