Suites et récurrence

Montrer qu'une suite est minorée ou majorée ou bornée (sans utiliser la récurrence) - Exercice 7

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Soit (un)\left(u_{n}\right) la suite définie pour tout entier naturel nn non nul par : un=7+2n2u_{n} =\sqrt{7+\frac{2}{n^{2}}} .
Question 1

Démontrer que la suite (un)\left(u_{n}\right) est bornée.

Correction
  • Une suite (un)\left(u_{n}\right) est dite borneˊe\blue{\text{bornée}} si elle est à la fois majoreˊe et minoreˊe\blue{\text{majorée et minorée}}, c'est à dire s'il existe deux réels mm et MM tels que pour tout entier naturel nn , on ait : munMm\le u_n \le M
  • D’une part :\purple{\text{D'une part :}}
  • nn étant un entier naturel non nul, alors n1n\ge 1 . Ainsi l'expression 2n2>0\frac{2}{n^{2}}>0 et donc 7+2n2>77+\frac{2}{n^{2}}>7 . On peut aussi dire que : 7+2n2>07+\frac{2}{n^{2}}>0
    La fonction xxx\mapsto \sqrt{x} étant strictement croissante sur [0;+[\left[0;+\infty\right[, par composition, nous pouvons écrire que : 7+2n2>0\sqrt{7+\frac{2}{n^{2}}}> \sqrt{0} et de ce fait un>0u_n > 0 . La suite (un)\left(u_{n}\right) est donc minoreˊe\blue{\text{minorée}} par 00
  • D’autre part :\purple{\text{D'autre part :}}
  • Nous savons que n1n\ge 1 , il s'ensuit que :
    n212n^{2} \ge 1^{2}     \;\; L'ordre est conservé car la fonction xx2x\mapsto x^{2} strictement croissante sur [0;+[\left[0;+\infty\right[
    n21n^{2} \ge 1
    n2111\frac{n^{2} }{1} \ge \frac{1}{1}
    1n211\frac{1}{n^{2} } \le \frac{1}{1}     \;\; L'ordre n'est pas conservé car la fonction x1xx\mapsto \frac{1}{x} strictement décroissante sur [0;+[\left[0;+\infty\right[
    1n21\frac{1}{n^{2} } \le 1
    7+2n27+27+\frac{2}{n^{2} } \le 7+2
    7+2n297+\frac{2}{n^{2} } \le 9
    7+2n29\sqrt{7+\frac{2}{n^{2} } } \le \sqrt{9}     \;\;L'ordre est conservé car la fonction xxx\mapsto \sqrt{x} strictement croissante sur [0;+[\left[0;+\infty\right[
    7+2n23\sqrt{7+\frac{2}{n^{2} } } \le 3
    un3u_{n} \le 3     \;\;La suite (un)\left(u_{n}\right) est donc majoreˊe\blue{\text{majorée}} par 33 .
    Pour tout entier naturel nn non nul, nous avons montré que 0<un30<u_n\le 3
    Il en résulte donc que la suite (un)\left(u_{n}\right) est bien borneˊe\blue{\text{bornée}}.