Pour bien démarrer les révisions aux DS - Exercice 1
20 min
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Soit (un) la suite définie par u0=3000 et pour tout entier naturel n, on a un+1=0,95un+76
Question 1
Démontrer que, pour tout entier naturel n, on a : un≥1520.
Correction
Pour tout entier naturel n, posons la propriété Pn:un≥1520 . Etape d'initialisation On sait que u0=3000 ainsi u0≥1520. La propriété P0 est vraie. Etape d'hérédité On suppose qu'il existe un entier k tel que la propriété Pk soit vraie c'est-à-dire uk≥1520 et vérifions si la propriété est également vraie au rang k+1 c'est-à-dire uk+1≥1520 Par hypothèse de récurrence : uk≥1520 , on multiplie par 0,95 de part et d'autre de l'inégalité 0,95uk≥1520×0,95 0,95uk≥1444 0,95uk+76≥1444+76 0,95uk+76≥1520 uk+1≥1520 Ainsi la propriété Pk+1 est vraie. Conclusion Puisque la propriété P0 est vraie et que nous avons prouvé l'hérédité, on peut en déduire, par le principe de récurrence que pour tout entier naturel n, on a Pn vraie, c'est à dire que pour tout entier naturel n, on a bien :
un≥1520
Question 2
Démontrer que la suite (un) est décroissante.
Correction
Nous allons étudier le signe de un+1−un. un+1−un=0,95un+76−un un+1−un=−0,05un+76 . Or d'après la question 1, nous savons que un≥1520. Il vient alors que : un≥1520 équivaut successivement à : −0,05×un≤−0,05×1520 . Nous avons multiplié par −0,05 qui est négatif, donc nous changeons le sens de l'inégalité. −0,05un≤−76 −0,05un+76≤0. Il en résulte donc que comme : un+1−un=−0,05un+76 alors
un+1−un≤0
. La suite (un) est bien décroissante.
Question 3
Justifier que la suite (un) est convergente. On ne demandera pas ici de déterminer la valeur de la limite.
Correction
Une suite décroissante et minorée est convergente, elle admet donc une limite finie.
Une suite croissante et majorée est convergente, elle admet donc une limite finie.
On vient de démontrer que la suite (un) était minorée par 1520 car : un≥1520. De plus, la suite (un) est décroissante. D'après le théorème de convergence des suites monotones , on peut affirmer que la suite (un) est convergente et admet donc une limite que l'on note l.
Question 4
On désigne par (vn) la suite définie par, pour tout entier naturel n, on a : vn=un−1520.
Démontrer que la suite (vn) est géométrique . On précisera la raison et le premier terme.
Correction
vn=un−1520 On va écrire maintenant l'expression au rang n+1 , il vient alors que : vn+1=un+1−1520 . On remplace l'expression de un+1 par un+1=0,95un+76. vn+1=0,95un+76−1520 vn+1=0,95un−1444. Or vn=un−1520 Donc vn+1520=un vn+1=0,95(vn+1520)−1444 vn+1=0,95vn+0,95×1520−1444 vn+1=0,95vn+1444−1444
vn+1=0,95vn
Ainsi la suite (vn) est géométrique de raison q=0,95 et de premier terme v0=u0−1520=3000−1520 donc v0=1480
Question 5
En déduire que, pour tout entier naturel n, on a : un=1480×0,95n+1520
Correction
L'expression de vn en fonction de n est donnée par la formule
vn=v0×qn
Tout d'abord, nous allons exprimer vn en fonction de n . Ainsi :
vn=1480×0,95n
On sait que vn=un−1520 donc vn+1520=un Il vient alors que :
un=1480×0,95n+1520
Question 6
Déterminer la limite de la suite (un).
Correction
Si −1<q<1 alors n→+∞limqn=0.
Si q>1 alors n→+∞limqn=+∞.
Comme −1<0,95<1 alors : n→+∞lim(0,95)n=0 n→+∞lim1480×(0,95)n=0 n→+∞lim1480×(0,95)n+1520=1520 Ainsi :
n→+∞limun=1520
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