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Suite pas monotone... mais récurrente...

Posté par
Z3pro974
31-12-11 à 19:24

Bonjour à toutes et à tous,
Je me permets de solliciter votre aide pour l'étude d'une suite définie par \large  U_n~\left \lbrace \begin{array} (U_0=3 \\ U_{(n+1)}=\frac{2}{1+U_n} \end{array} \right

Dans un 1er temps j'ai démontré que pour tout n de N on a 0 < Un 3

Puis que pour tout entier n non nul, on a \large  U_{n+1}-U_n= \frac{2(U_{n-1}~-~U_n)}{(1+U_n)(1+U_{n-1})}

Ensuite, je n'arrive pas à démontrer que Un n'est pas monotone.
Voici ma réflexion:
La suite Un est définie par \large  U_{n+1}=f(U_n) avec \large  f(x)=\frac{2}{1+x}
\large  f'(x)=\frac{-2}{(1+x)^2}<O donc f(x) est décroissante sur [0;3]
Or, d'après mon bouquin, ils utilisent un raisonnement par récurrence uniquement pour f croissante sur l'intervalle...

J'ai essayé quand même:
U0=3 ; U1=1/2 ; U2=4/3 ...
On suppose que Un est décroissante.
On pose la propriété Pn : Un > Un+1
Initialisation: P0 est vraie car U0 > U1
Hérédité: on suppose que pour tout n 0 on a Un > Un+1
Démontrons que Un+1 > Un+2
On sait que Un+1=f(Un) et que f est décroissante sur [0;3]
Donc Un+1 > Un+2
Conclusion: Un est décroissante

Mais celà est faux!
Car la question est bien de démontrer que Un n'est pas monotone!

Alors j'ai essayé un raisonnement par l'absurde:
Si Un était strictement croissante, on aurait 1+U_n>U_n~puis~\frac{1}{1+U_n}<U_n~puis~\frac{2}{1+U_n}<U_n?
On aurait alors Un+1 < Un
Ce qui est contraire à l'hypothèse de départ...

J'ai donc fait de même en supposant Un strictement décroissante mais celà ne marche.

Pouvez-vous me dire s'il y a un problème dans mon raisonnement ou bien si je suis complêtement à côté de la plaque?
Et me donner si possible une piste de réflexion?
Merci per avance,
Bonne soirée et bonnes fêtes,

Z3pro974

Posté par
sloreviv
re : Suite pas monotone... mais récurrente... 31-12-11 à 19:35

bonjour
quand la fonction est decroissante , la suite associee n'est pas monotone  ex ici tu peux montre que par f l'image du segment [0;3] c'est [0.5;2] donc f([0;3])\subset [0;3] donc si u_n <u_{n+1} alors en appliquant f  
f(u_n) >f(u_{n+1})
donc
u_{n+1}>u_{n+2}

et si au contraire
donc si u_n >u_{n+1} alors en appliquant f  
f(u_n) <f(u_{n+1})
donc
u_{n+1}<u_{n+2}


la suite n'est pas monotone

Posté par
sloreviv
re : Suite pas monotone... mais récurrente... 31-12-11 à 19:36

mon premier "donc si " devrait d'abord tenir compte de ce que tu as fait : toute la suite se situe dans [0;3]

Posté par
sloreviv
re : Suite pas monotone... mais récurrente... 31-12-11 à 19:44

et si tu dessines la courbe fonction f et la droite y=x dans un repere , tu verras que  ta suite "s'enroule autour de 1 : u_{n+1}-1=\frac{1-u_n}{1+u_n}

comme  1+u_n\geq \frac{3}{2}car

f((0;3])=[0.5;2] et  donc si

n\geq 1alors  u_n=f(u_{n-1}\geq 0.5

donc
\mid u_{n+1}-1\mid \leq \mid 1-u_n\mid\times \frac{2}{3}

et ensuite tu demontres par recurrence que \mid u_{n+1}-1\mid \leq (\frac{2}{3})^n\times 2 ce qui te permetttra de prouver que la suite converge vers 1

Posté par
sloreviv
re : Suite pas monotone... mais récurrente... 31-12-11 à 19:52

voila la suite qui s'enroule autour de 1

Suite pas monotone... mais récurrente...

Posté par
Z3pro974
re : Suite pas monotone... mais récurrente... 02-01-12 à 17:34

Bonjour,
Le fait de dire "quand la fonction est decroissante , la suite associee n'est pas monotone" est-il un théorème?

Posté par
sloreviv
re : Suite pas monotone... mais récurrente... 03-01-12 à 17:35

non en ts pas de cours vraiment sur les suites recurrentes, un exo= une decouverte

Posté par
Z3pro974
re : Suite pas monotone... mais récurrente... 03-01-12 à 22:27

Merci Sloreviv,
Je reviens cependant sur la limite L de Un

Je passe par Un+1=f(Un) avec f(x)=\frac{2}{1+x}

Si \lim_{x\to +\infty} f(U_n)=L~donc~\lim_{x\to L} f(x)=L

On a alors l'égalité L=\frac{2}{1+L}

Je résouds ensuite l'équation L2+L+-2=0
Ce qui donne L=1 ou -2
Puique 0<Un3 alors L=1

A la fin de l'exercice, apparaît la suite V_n=\frac{U_n-1}{U_n+2}

Je démontre que c'est une suite géométrique de raison q=-1/2 et de 1er terme V0=2/5

Vn est alors définie par \left \lbrace \begin{array} VV_{n+1}=\frac{-1}{2}V_n \\ V_0=\frac{2}{5} \end{array} \right

Et là, la dernière question est: "Démontrer que Un est convergente et déterminer sa limite."
Je ne comprends pas, ne vient-on pas de le démontrer juste avant!!!
Et à quoi la suite Vn peut-elle bien me servir?????
Bizaaarre

Posté par
sloreviv
re : Suite pas monotone... mais récurrente... 04-01-12 à 16:23

Bonjour

ta 4eme ligne est fausse ne ps ecrire ca

attention ton cours te dit que siles termes de ta  suite sont tous  dans un intervalle fermé I ( ici I=[0;3]) et que u_{n+1}=f(u_n) pour tout n de \N avec f continue sur I


SI la suite (u_n) est convergente et tend vers L alors la suite (f(u_n))
est convergente et tend vers f(L) et comme  ces deux suites sont juste décalees d'un rang :
la première c'est u0;u1;u2;.... la 2eme c'est u1;u2;u3;.... elles ont meme limite donc L=f(L)

Posté par
sloreviv
re : Suite pas monotone... mais récurrente... 04-01-12 à 19:53

Citation :
A la fin de l'exercice, apparaît la suite ....

Je démontre que c'est une suite géométrique de raison q=-1/2 et de 1er terme V0=2/5 etc


C'est une autre facon de demontrer que ta suite est convergente ,


au depart on ne te demandait pas si elle etrait convergente , on voulait juste savoir si elle n'etait pas monotone

Posté par
Z3pro974
re : Suite pas monotone... mais récurrente... 05-01-12 à 19:51

Super Sloreviv,
Merci à toi et à la prochaine j'espère
TCHO...

Posté par
sloreviv
re : Suite pas monotone... mais récurrente... 05-01-12 à 20:20

Ciao



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