Suites et limites

Suites arithmético-géométriques - Exercice 2

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Soit (un)\left(u_{n} \right) la suite définie par u0=5u_{0} =5 et pour tout entier naturel nn, on a un+1=0,5un+3u_{n+1} =0,5u_{n} +3
Soit vn=un6v_{n} =u_{n} -6
Question 1

Démontrer que la suite (vn)\left(v_{n} \right) est géométrique de raison 0,50,5.
Préciser v0v_{0} .

Correction
vn=un6v_{n} =u_{n} -6
On va écrire maintenant l'expression au rang n+1n+1 , il vient alors que :
vn+1=un+16v_{n+1} =u_{n+1} -6
vn+1=0,5un+36v_{n+1} =0,5u_{n} +3-6
vn+1=0,5un3v_{n+1} =0,5u_{n} -3
vn+1=0,5un3v_{n+1} ={\color{blue}0,5}u_{n} -3 . Nous allons factoriser l'expression par 0,5{\color{blue}0,5} .
vn+1=0,5(un30,5)v_{n+1} =0,5\left(u_{n} -\frac{3}{0,5} \right)
vn+1=0,5(un6)v_{n+1} =0,5\left({\color{red} u_{n} -6}\right) . Or : vn=un6{\color{red}v_{n} = u_{n} -6}
vn+1=0,5vnv_{n+1} =0,5v_{n}

Ainsi la suite (vn)\left(v_{n} \right) est géométrique de raison q=0,5q=0,5 et de premier terme v0=u06=56v_{0} =u_{0} -6=5-6 donc v0=1v_{0} =-1
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=(1)×0,5nv_{n} =\left(-1\right)\times 0,5^{n}
Question 3

En déduire que pour tout entier naturel nn, un=(1)×0,5n+6u_{n} =\left(-1\right)\times 0,5^{n} +6.

Correction
On sait que : vn=un6v_{n} =u_{n} -6 donc : vn+6=unv_{n} +6=u_{n}
Il vient alors que : un=(1)×0,5n+6u_{n} =\left(-1\right)\times 0,5^{n} +6
Question 4

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

Correction
  • Si 0<q<10<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 0<0,5<10< 0,5< 1 alors :
limn+(0,5)n=0\lim\limits_{n\to +\infty } \left(0,5\right)^{n} =0
limn+(1)×(0,5)n=0\lim\limits_{n\to +\infty } \left(-1\right)\times \left(0,5\right)^{n} =0
limn+(1)×(0,5)n+6=6\lim\limits_{n\to +\infty } \left(-1\right)\times \left(0,5\right)^{n} +6=6
Ainsi :
limn+un=6\lim\limits_{n\to +\infty } u_{n} =6