Suites et limites

Suites arithmético-géométriques - Exercice 4

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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 connait l'expression de un+1u_{n+1} , on la remplace et on obtient :
vn+1=0,9un0,4+4v_{n+1} =0,9u_{n} -0,4+4
vn+1=0,9un+3,6v_{n+1} =0,9u_{n} +3,6
vn+1=0,9un+3,6v_{n+1} ={\color{blue}0,9}u_{n} +3,6 . Nous allons factoriser l'expression par 0,9{\color{blue}0,9} .
vn+1=0,9(un+3,60,9)v_{n+1} =0,9\left(u_{n} +\frac{3,6}{0,9} \right)
vn+1=0,9(un+4)v_{n+1} =0,9\left({\color{red} u_{n} +4}\right) . Or : vn=un+4{\color{red}v_{n} = u_{n} +4}
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 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<0,9<10< 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 } 7\times \left(0,9\right)^{n} =0
limn+7×(0,9)n4=4\lim\limits_{n\to +\infty } 7\times \left(0,9\right)^{n} -4=-4
Ainsi :
limn+un=4\lim\limits_{n\to +\infty } u_{n} =-4